写点什么

面试官一口气问了 MySQL 事务、锁和 MVCC,

  • 2021 年 11 月 12 日
  • 本文字数:2852 字

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候选者:分别是:read uncommit(读未提交)、read commit (读已提交)、repeatable read (可重复复读)、serializable (串行)


候选者:不同的隔离级别对事务之间的隔离性是不一样的(级别越高事务隔离性越好,但性能就越低),而隔离性是由 MySQL 的各种锁来实现的,只是它屏蔽了加锁的细节。



候选者:持久性指的就是:一旦提交了事务,它对数据库的改变就应该是永久性的。说白了就是,会将数据持久化在硬盘上。


候选者:而持久性由 redo log 日志来保证,当我们要修改数据时,MySQL 是先把这条记录所在的「页」找到,然后把该页加载到内存中,将对应记录进行修改。


候选者:为了防止内存修改完了,MySQL 就挂掉了(如果内存改完,直接挂掉,那这次的修改相当于就丢失了)。


候选者:MySQL 引入了 redo log,内存写完了,然后会写一份 redo log,这份 redo log 记载着这次在某个页上做了什么修改。


候选者:即便 MySQL 在中途挂了,我们还可以根据 redo log 来对数据进行恢复。


候选者:redo log 是顺序写的,写入速度很快。并且它记录的是物理修改(xxxx 页做了 xxx 修改),文件的体积很小,恢复速度也很快。



候选者:回头再来讲一致性,「一致性」可以理解为我们使用事务的「目的」,而「隔离性」「原子性」「持久性」均是为了保障「一致性」的手段,保证一致性需要由应用程序代码来保证


候选者:比如,如果事务在发生的过程中,出现了异常情况,此时你就得回滚事务,而不是强行提交事务来导致数据不一致。



面试官:嗯,挺好的,讲了蛮多的


面试官:刚才你也提到了隔离性嘛,然后你说在 MySQL 中有四种隔离级别,能分别来介绍下吗?


候选者:嗯,为了讲清楚隔离级别,我顺带来说下 MySQL 锁相关的知识吧。


候选者:在 InnoDB 引擎下,按锁的粒度分类,可以简单分为行锁和表锁。


候选者:行锁实际上是作用在索引之上的(索引上次已经说过了,这里就不赘述了)。当我们的 SQL 命中了索引,那锁住的就是命中条件内的索引节点(这种就是行锁),如果没有命中索引,那我们锁的就是整个索引树(表锁)。


候选者:简单来说就是:锁住的是整棵树还是某几个节点,完全取决于 SQL 条件是否有命中到对应的索引节点。


候选者:而行锁又可以简单分为读锁(共享锁、S 锁)和写锁(排它锁、X 锁)。


候选者:读锁是共享的,多个事务可以同时读取同一个资源,但不允许其他事务修改。写锁是排他的,写锁会阻塞其他的写锁和读锁。



候选者:我现在就再回到隔离级别上吧,就直接以例子来说明啦。


面试官:嗯…


候选者:首先来说下 read uncommit(读未提交)。比如说:A 向 B 转账,A 执行了转账语句,但 A 还没有提交事务,B 读取数据,发现自己账户钱变多了!B 跟 A 说,我已经收到钱了。A 回滚事务【rollback】,等 B 再查看账户的钱时,发现钱并没有多。


候选者:简单的定义就是:事务 B 读取到了事务 A 还没提交的数据,这种用专业术语来说叫做「脏读」。


候选者:对于锁的维度而言,其实就是在 read uncommit 隔离级别下,读不会加任何锁,而写会加排他锁。读什么锁都不加,这就让排他锁无法排它了。



候选者:而我们又知道,对于更新操作而言,InnoDB 是肯定会加写锁的(数据库是不可能允许在同一时间,更新同一条记录的)。而读操作,如果不加任何锁,那就会造成上面的脏读。


候选者:脏读在生产环境下肯定是无法接受的,那如果读加锁的话,那意味着:当更新数据的时,就没办法读取了,这会极大地降低数据库性能。


候选者:在 MySQL InnoDB 引擎层面,又有新的解决方案(解决加锁后读写性能问题),叫做 MVCC(Multi-Version Concurrency Control)多版本并发控制



候选者:在 MVCC 下,就可以做到读写不阻塞,且避免了类似脏读这样的问题。那 MVCC 是怎么做的呢?


候选者:MVCC 通过生成数据快照(Snapshot),并用这个快照来提供一定级别(语句级或事务级)的一致性读取


候选者:回到事务隔离级别下,针对于 read commit (读已提交) 隔离级别,它生成的就是语句级快照,而针对于 repeatable read (可重复读),它生成的就是事务级的快照。



候选者:前面提到过 read uncommit 隔离级别下会产生脏读,而 read commit (读已提交) 隔离级别解决了脏读。思想其实很简单:在读取的时候生成一个”版本号”,等到其他事务 commit 了之后,才会读取最新已 commit 的”版本号”数据。


候选者:比如说:事务 A 读取了记录(生成版本号),事务 B 修改了记录(此时加了写锁),事务 A 再读取的时候,是依据最新的版本号来读取的(当事务 B 执行 commit 了之后,会生成一个新的版本号),如果事务 B 还没有 commit,那事务 A 读取的还是之前版本号的数据。


候选者:通过「版本」的概念,这样就解决了脏读的问题,而「版本」其实就是对应快照的数据。


候选者:read commit (读已提交) 解决了脏读,但也会有其他并发的问题。「不可重复读」:一个事务读取到另外一个事务已经提交的数据,也就是说一个事务可以看到其他事务所做的修改。


候选者:不可重复读的例子:A 查询数据库得到数据,B 去修改数据库的数据,导致 A 多次查询数据库的结果都不一样【危害:A 每次查询的结果都是受 B 的影响的】


*候选者


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*:了解 MVCC 基础之后,就很容易想到 repeatable read (可重复复读)隔离级别是怎么避免不可重复读的问题了(前面也提到了)。


候选者:repeatable read (可重复复读)隔离级别是「事务级别」的快照!每次读取的都是「当前事务的版本」,即使当前数据被其他事务修改了(commit),也只会读取当前事务版本的数据。



候选者:而 repeatable read (可重复复读)隔离级别会存在幻读的问题,「幻读」指的是指在一个事务内读取到了别的事务插入的数据,导致前后读取不一致。


候选者:在 InnoDB 引擎下的的 repeatable read (可重复复读)隔离级别下,快照读 MVCC 影响下,已经解决了幻读的问题(因为它是读历史版本的数据)


候选者:而如果是当前读(指的是 select * from table for update),则需要配合间隙锁来解决幻读的问题。


候选者:剩下的就是 serializable (串行)隔离级别了,它的最高的隔离级别,相当于不允许事务的并发,事务与事务之间执行是串行的,它的效率最低,但同时也是最安全的。


面试官:嗯,可以的。我看你提到了 MVCC 了,不妨来说下他的原理?


候选者:MVCC 的主要是通过 read view 和 undo log 来实现的



候选者:undo log 前面也提到了,它会记录修改数据之前的信息,事务中的原子性就是通过 undo log 来实现的。所以,有 undo log 可以帮我们找到「版本」的数据


候选者:而 read view 实际上就是在查询时,InnoDB 会生成一个 read view,read view 有几个重要的字段,分别是:trx_ids(尚未提交 commit 的事务版本号集合),low_limit_id(下一次要生成的事务 ID 值),low_limit_id(尚未提交版本号的事务 ID 最小值)以及 creator_trx_id(当前的事务版本号)


候选者:在每行数据有两列隐藏的字段,分别是 DB_TRX_ID(记录着当前 ID)以及 DB_ROLL_PTR(指向上一个版本数据在 undo log 里的位置指针)


候选者:铺垫到这了,很容易就发现,MVCC 其实就是靠「比对版本」来实现读写不阻塞,而版本的数据存在于 undo log 中。

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