关于Mysql隔离级别、锁与MVCC介绍

深入了解MySQL隔离级别、锁与MVCC

本文旨在带领大家深入理解MySQL中的隔离级别、锁以及MVCC（多版本并发控制）等概念，并对其在事务处理中的作用进行。我们将详细介绍MySQL在开启事务时，每条SQL执行时的加锁操作和MVCC版本控制机制。

在高并发、高可用性的话题时，我们往往需要从质量和数量两个角度来评估。在MySQL数据库中，事务是用来保证质量的关键机制，而MVCC则是保证数量的重要手段。

一、事务

事务是数据库操作的基本单位，它确保一组SQL语句的执行结果符合我们的预期。事务需要具备ACID特性，即原子性、一致性、持久性和隔离性。隔离性描述了数据库在并发场景下的表现。为了确保数据库能够适应不同的并发场景，人们定义了四种隔离级别：Read Unmited、Read Committed (RC)、Repeatable Read (RR)、Serializable。随着隔离级别的提高，数据的并发能力会有所下降。

二、隔离级别

在标准隔离级别下，数据库的表现会有所不同。我们主要讨论共享锁和排他锁这两个概念。读操作会添加共享锁，而写操作会添加排他锁。

在RC隔离级别下，修改数据会添加排他锁，事务结束时释放。其他事务在此期间不允许读取，从而解决了脏读问题。而在RR隔离级别下，读数据会添加共享锁，事务结束时释放。其他事务在此期间不允许修改，从而解决了不可重复读问题。

实际上，这些隔离级别都实现了操作的串行化。MySQL对其进行了一定的优化。在MVCC的引入下，一个事务读取时其他事务可以写，一个事务写时其他事务可以读。这使得问题变得更加复杂，而MySQL的默认隔离级别是RR。

三、MVCC

MVCC即多版本并发控制，通过双版本号来解决数据的隔离问题。每个事务在增删改查操作时都会生成一个版本号。每个事务只能查询到“创建”版本号小于本事务版本号且“删除”版本号大于本事务版本号的数据。这样，增删查操作就可以完全并发进行，只有修改操作需要排队。引入MVCC后，即使不使用共享锁也能解决不可重复读问题。

四、MVCC在RR隔离级别下的并发

引入MVCC后，看似美好。但有两个事务先后对一条数据做更新操作时，两个事务再读取那条数据会分别读到什么？实际上，这是不可能的，因为修改操作是串行的。那么，两个事务先后对一条数据做+1操作，另一个事务提交后，本事务再+1并读取那条数据会读取到什么结果呢？虽然其他事务已经提交，本事务也修改了那条数据，但读取到的结果却是其他事务提交后的结果。这是因为在标准的RR隔离级别下，一个事务在读取数据后，其他事务无法修改那条数据，保证了数据的隔离性。MySQL的RR增强了读写并发能力，只有当一个事务修改一条数据时其他所有操作都可以并行进行。因此造成了这种结果，似乎出现了不可重复读的情况。但实际上这是符合我们的直观感受的，在本事务对数据修改后需要读取到的数据。在实际操作过程中会有复杂的情况出现比如版本号的更迭等需要进一步分析和理解才能准确把握其工作原理和特性以适应各种数据库并发情况。在MVCC（多版本并发控制）机制中，每个事务都有一个特殊的“最低可见版本”标识，即low_limit_id。任何事务号大于或等于low_limit_id的记录，对于当前事务来说都是不可见的，这就神奇地将当前正在执行但尚未提交的事务过滤掉了。举个例子，假设有一个事务编号为3，尽管它的版本号是3，但由于其low_limit_id设定为1，因此事务1和事务2的修改对事务3来说是不可见的。

为了解决数据隔离的问题，我们并不需要采用数据完全复制这种传统且笨拙的方法。传统的数据库系统通常会使用共享锁和排他锁来实现读写操作的串行化。而MySQL则采用了MVCC和排他锁，使得读写操作可以并行进行。在MySQL中，其表现与传统方式在Read Repeatable（RR）隔离级别以下是一致的。但在RR隔离级别，MySQL与传统方式存在差异。

在MySQL的RR隔离级别下，当一个事务更新了某条数据后，它仍然能够读取到其他事务对该条数据已提交的修改。这就像是在一个繁华的舞台上，每个事务都是一位演员，MVCC则是舞台上的导演，它巧妙地管理着每个演员（事务）的“视线”（可见性），确保舞台上的演出（并发操作）能够顺利进行。这种机制确保了数据库在面临高并发操作时，依然能够保持高效、稳定的数据处理性能。而这一切的幕后功臣，就是MVCC机制及其“最低可见版本”标识的巧妙运用。

在这里，不得不提的是Cambrian的渲染技术。它负责将复杂的数据结构以生动、直观的方式呈现在用户面前。通过Cambrian的渲染指令‘body’，我们能够清晰地看到数据库内部的工作机制，如同揭开神秘的面纱，展现出数据库世界的精彩与魅力。