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InnoDB架构

锁

零 简介

提到事务，大家都有基本的了解，例如 mysql 的事务隔离级别包括：读未提交、读已提交、可重复读、串行化；InnoDB 默认是 RR（可重复读）；基本的 MVCC 等等。但大部分人对深入一些的原理就知之甚少了。本文整理事务模型的相关内容，仅供参考。

一 隔离级别

什么是事务隔离？为什么有不同的事务隔离级别？作用是什么？带着这些问题，我们开始学习、

事务隔离是数据库处理的基础之一。“隔离”，是缩写 ACID 中的 I；隔离级别是一种设置，当多个事务同时进行更改和执行查询时，它可以通过微调来平衡性能与结果的可靠性、一致性和可再现性之间的平衡

InnoDB 提供了 SQL：1992 标准中描述的全部四种事务隔离级别：READ UNCOMMITTED, READ COMMITTED, REPEATABLE READ, 和 SERIALIZABLE。InnoDB 的默认事务隔离级别是可重复读（REPEATABLE READ）。

用户可以通过 SET TRANSACTION 语句，在一次单一的会话中，或者为所有后续链接修改隔离级别。在命令行或一个配置文件中使用--transaction-isolation 选项，为 server 的所有链接设置默认隔离级别。InnoDB 使用不同的锁定策略支持这里描述的每个事务隔离级别。对于 ACID 遵从性非常重要的关键数据操作，可以强制执行与默认可重复读取级别的高度一致性。或者，你可以使用 READ COMMITTED 甚至 READ UNCOMMITTED 来放宽一致性规则，例如在批量报告中，精确的一致性和可重复的结果不如最小化锁定开销那么重要。

SERIALIZABLE 执行比 REPEATABLE READ 更严格的规则，主要用于特殊情况，例如 XA 事务，以及解决并发和死锁问题。

下面的列表描述了 MySQL 是如何支持不同的事务等级的。列表从最常用的级别到最少使用的级别。

1.1 （可重复读）REPEATABLE READ

InnoDB 的默认隔离级别。在同一个事务内的一致性读，读取由第一次读创建的快照。这意味着，如果在同一事务中发出多个普通（非锁定）SELECT 语句，那么这些 SELECT 语句彼此之间也是一致的。

对锁定读（SELECT 语句中包含 FOR UPDATE 或 FOR SHARE），UPDATE 和 DELETE 语句，锁定取决于语句是使用具有唯一搜索条件的唯一索引，还是使用范围类型搜索条件。

1、对于使用唯一搜索条件的唯一索引，InnoDB 只锁住查找到的索引记录，而不是它前面的间隙；

2、对其他搜索条件，InnoDB 锁住的是扫描到的索引范围，使用 gap 锁或临键锁来阻塞其他会话向这个范围覆盖的各个间隙的插入操作。

1.2 读已提交

即使在同一事务中，每次一致读取都会设置并读取自己的新快照。关于一致性读的详细阐述，我们会在后面的章节中描述。对于锁定读（SELECT with FOR UPDATE or FOR SHARE），UPDATE 语句和 DELETE 语句，InnoDB 只锁住索引记录，而不是他们前面的间隙，因此允许在锁定的记录旁边自由插入新记录。间隙锁定仅用于外键约束检查和重复键检查。

因为禁用了间隙锁，所以可能会出现幻象问题，因为其他会话可以在间隙中插入新行。只有基于行的二进制日志记录支持读已提交隔离级别。如果使用 READ COMMITTED 和 binlog_format=MIXED参数，服务器将自动使用基于行的日志记录。

使用读已提交有附加效果：

1、对于 UPDATE 或 DELETE 语句，InnoDB 只对它更新或删除的行持有锁。在 MySQL 评估 WHERE 条件之后，将释放不匹配行的记录锁。这大大降低了死锁的概率，但它们仍然可以发生

2、对于 UPDATE 语句，如果一行已经被锁定，InnoDB 执行“半一致”读取，将最新提交的版本返回给 MySQL，以便 MySQL 可以确定该行是否匹配更新的 WHERE 条件。如果行匹配（必须更新），MySQL 再次读取该行，这次 InnoDB 要么锁定它，要么等待锁定。

考虑以下示例，从下表开始：

CREATE TABLE t (a INT NOT NULL, b INT) ENGINE = InnoDB;INSERT INTO t VALUES (1,2),(2,3),(3,2),(4,3),(5,2);COMMIT;

在这种情况下，表没有索引，因此搜索和索引扫描使用隐藏的聚集索引来锁定记录，而不是索引列。

假设一个会话使用下面的语句执行更新：

# Session ASTART TRANSACTION;UPDATE t SET b = 5 WHERE b = 3;

还假设第二个会话通过在第一个会话的语句之后执行这些语句来执行更新:

# Session BUPDATE t SET b = 4 WHERE b = 2;

当 InnoDB 执行每个更新时，它首先为每一行获取一个独占锁，然后确定是否修改它。如果 InnoDB 不修改行，它就会释放锁。否则，InnoDB 将保留锁直到事务结束。这会影响事务处理，如下所示。

当使用默认的可重复读隔离级别时，第一个 UPDATE 在它读取的每行上获得一个 x 锁并不会释放它们中的任意一个：

x-lock(1,2); retain x-lockx-lock(2,3); update(2,3) to (2,5); retain x-lockx-lock(3,2); retain x-lockx-lock(4,3); update(4,3) to (4,5); retain x-lockx-lock(5,2); retain x-lock

第二次更新在尝试获取任何锁时立即阻塞（因为第一次更新在所有行上保留了锁），并且在第一次更新提交或回滚之前不会继续：

x-lock(1,2); block and wait for first UPDATE to commit or roll back

如果改为使用 READ COMMITTED，则第一次更新将在其读取的每一行上获取 x 锁，并释放未修改的行的 x 锁：

x-lock(1,2); unlock(1,2)x-lock(2,3); update(2,3) to (2,5); retain x-lockx-lock(3,2); unlock(3,2)x-lock(4,3); update(4,3) to (4,5); retain x-lockx-lock(5,2); unlock(5,2)

对于第二次更新，InnoDB 执行“半一致”读取，将读取的每一行的最新提交版本返回给 MySQL，以便 MySQL 可以确定该行是否匹配更新的 WHERE 条件：

x-lock(1,2); update(1,2) to (1,4); retain x-lockx-lock(2,3); unlock(2,3)x-lock(3,2); update(3,2) to (3,4); retain x-lockx-lock(4,3); unlock(4,3)x-lock(5,2); update(5,2) to (5,4); retain x-lock

但是，如果 WHERE 条件包含索引列，并且 InnoDB 使用索引，那么在获取和保留记录锁时，只考虑索引列。

在下面的示例中，第一个 UPDATE 在 b=2 的每一行上获取并保持一个 x 锁。第二个 UPDATE 会在尝试获取在向同记录上的 X 锁时阻塞，因为它也使用在 b 这一列上定义的索引：

CREATE TABLE t (a INT NOT NULL, b INT, c INT, INDEX (b)) ENGINE = InnoDB;INSERT INTO t VALUES (1,2,3),(2,2,4);COMMIT;
# Session ASTART TRANSACTION;UPDATE t SET b = 3 WHERE b = 2 AND c = 3;
# Session BUPDATE t SET b = 4 WHERE b = 2 AND c = 4;

READ COMMITTED 隔离级别可以在启动时设置或在运行时改变。在运行时，也可以为所有会话设置全局，或仅单独作用于各个 session。

1.3 读未提交

SELECT 语句以非锁定方式执行，但可能会使用行的早期版本。因此，使用这个隔离级别，这样的读取是不一致的。这也称为脏读。否则，此隔离级别的工作方式类似于 READ COMMITTED。

1.4 串行化

此级别类似于可重复读，但当禁用自动提交时，InnoDB 会隐式地将所有普通 SELECT 语句转换为 SELECT...FOR SHARE；如果启用了 autocommit，则 SELECT 是它自己的事务。因此，已知它是只读的，如果作为一致（非锁定）读取执行，并且不需要为其他事务阻塞，则可以序列化。（若要强制普通 SELECT 在其他事务已修改选定行时阻止，请禁用“自动提交”。）

附，事务隔离级别查询和设置方法：

1、事务隔离级别查询

2、设置方法

修改隔离级别的语句：set [作用域] transaction isolation level [事务隔离级别]，

SET [SESSION | GLOBAL] TRANSACTION ISOLATION LEVEL {READ UNCOMMITTED | READ COMMITTED | REPEATABLE READ | SERIALIZABLE}。

【作用域】可以是 SESSION 或者 GLOBAL，GLOBAL 指全局，而 SESSION 只针对当前会话窗口。隔离级别是 {READ UNCOMMITTED | READ COMMITTED | REPEATABLE READ | SERIALIZABLE} 这四种，不区分大小写。

例如，修改全局事务隔离级别为可重复读：

set global transaction isolation level read committed;