MYSQL实战优化——事务、undo log版本链

今天我们来看看多个事务对缓存页里的同一条数据同时进行更新或者查询，此时会产生哪些问题？这里实际会涉及到 脏写、脏读、不可重复读、幻读， 四中问题。

这个脏写的话，它的意思是说有两个事务，事务A和事务B同时在更新一条数据，事务A先把它更新为A值，事务B紧接着就把它更新为B值。事务A是先更新的，它在更新之前，这行数据的值为NULL，所以此时事务A的undo log日志大概是这样的：更新之前这行数据的值为NULL，主键为XX 。

那么此时事务B更新完了数据的值为B，结果此时事务A突然回滚了，那么就会用它的undo log日志去回滚。此时事务A一回滚，直接就会把那行数据的值更新回之前的NULL值。所以对于事务B看到的场景，就是自己明明更新了，结果值却没了，这就是 脏写。

假设事务A更新了一行数据的值为A，此时事务B去查询了一些这行数据的值，看到的值是A，然后事务B拿着刚查询到的A值去处理各种业务。但是此时不幸的事情发生了，事务A突然回滚了，导致它刚才更新的A值没了，此时那行数据的值回滚为NULL值。这就是所谓的 脏读。 它的本质是事务B去查询了事务A修改过的数据，但是此时事务A还没有提交，事务A随时会回滚导致事务B查询了一个不存在的值。

接着我们来看一下 的问题，假设我们有一个事务A开启了，在这个事务A里会多次对一条数据进行查询。然后另外有两个事务，一个是事务B，一个是事务C，它们都是对一条数据进行更新的。假设缓存页里一条数据原来的值是A值，此时事务A开启之后，第一次查询这条数据，读取到的是A值。接着事务B更新了那行数据的值为B，同时提交事务，然后事务A第二次查询该行数据，此时查到的是事务B修改过的值B 。接着事务C更新了那行数据的值为C，同时提交事务，然后事务A第三次查询该行数据，此时查到的是事务C修改过的值C值。

那么上面的场景有什么问题呢？其实要说没问题也是可以的，毕竟事务B和C都提交事务了。但是要说有问题也是可以的，就是事务A可能第一次查询到的是A值，那么它可能希望的是在事务执行期间，如果多次查询数据，都是同样的一个A值。但是该场景下，A值明显不是可重复读的。

这种情况算不算一个问题呢？其实这是根据你的业务决定的。有的业务要的是可重复读，而有的业务却需要不可重复读。

假设一个事务A先发送一条SQL语句，里面有一个条件，要查询一批数据出来，比如“select * from table where id >10”，类似这种SQL，它一开始查询出了10条数据。然后事务B往表里插入了几条数据，而且事务B还提交了。此时事务A再次查询，由于事务B插入了几条数据，导致这次它查询出来了12条数据。同样的SQL语句，两次的查询结果却不一样，所以开始怀疑自己是不是出现了幻觉？导致刚才幻读了？这就是幻读一词的由来。

在SQL标准中规定了4种事务隔离级别，就是说多个事务并发运行的时候，互相是如何隔离的，从而避免一些事务并发问题。这4种级别包括了： read uncommitted(读未提交)、read committed(读已提交)、repeatable read(可重复读)、serializable(串行化) 。

第一个read uncommitted隔离级别是不允许发生脏写的。也就是说，不可能两个事务在没提交的情况下去更新同一行数据的值，但是在这种隔离级别下，可能发生脏读、不可重复读、幻读。所以一般来说，是没有人做系统开发的时候把事务隔离级别设置为读未提交这个级别的。

第二个是read committed隔离级别，也就是俗称的RC级别，这个级别不会发生脏写和脏读。也就是说，别的事务没提交的情况下修改的值，你是绝对读不到的。但是，可能会发生不可重复读和幻读问题。

第三个是repeatable read隔离级别，也就是俗称的RR级别，就是可重复读级别。这个级别下，不会发生脏写、脏读、不可重复读的问题。事务一旦开启，多次查询一个值，会一直读到同一个值。但是它会发生幻读的问题。

最后一个隔离级别，就是serializable级别，这种级别，根本不允许多个事务并发执行，只能串行执行，所以不可能有幻读问题。但是这种级别一般除非脑子坏了，否则不可能设置这种级别。

MySQL默认设置的事务隔离级别都是RR级别的，而且MySQL的RR级别是可以避免幻读发生的。

下面的命令可以修改MySQL的默认事务隔离级别：

另外，给大家一个彩蛋，假设你在开发业务系统的时候，比如用spring里的@Transaction注解来做事务这块，假设某个事务你就是有点手痒，想搞成RC级别，那么没问题，在@Transaction注解里是有一个isolation参数的，里面是可以设置事务隔离级别的，具体的设置方式如下：

@Transaction(isolation=Isolation.DEFAULT),默认的就是DEFAULT值，这个就是MySQL默认支持什么隔离就是什么隔离级别。但是你可以手动改成其它的隔离级别，比如，isolation = Isolation.READ_COMMITTED级别，此时你就可以读取到其它事务已提交的数据。

简单来说，我们每条数据其实都有两个隐藏字段，一个是trx_id，一个是roll_pointer，这个trx_id就是最近一次更新这条数据的事务id，roll_pointer就是指向了你更新这个事务之前生成的undo log，关于undo log之前都讲过了。

举个例子，假设有一个事务A（id=50），插入了一条数据，那么此时这条数据的隐藏字段以及指向的undo log如下图所示：

插入的这条数据的值是A，因为事务A的id是50，所以这条数据的trx_id就是50，roll_pointer指向一个空的undo log，因为之前这条数据是没有的。接着有一个事务B修改了一下这条数据，把值改成了B，事务B的id是58，那么此时更新之前会生成一个undo log记录之前的值，然后会让roll_pointer指向这个实际的undo log回滚日志，如下图所示：

id 自增，name 为字符串类型

table 依然为空，开启事务后在没有commit的情况下，是没有修改 table 的。

这里将事务 b 直接提交

由于事物 b 提交了，插入了一行数据，id 为 2，所以这里生成 id 是在插入的时候。

这个时候开始提交事物a

事务 a 和 b 都提交成功，上一个事务a的插入的数据项也出现了。

由于事物 c 回滚，事物 d 提交成功，所以 table 中确实是少了一行数据。

自增 id，是在插入的时候就已经生成了，事务并不影响 id 的自增。

如果事务回滚，table 对应的数据行就会缺失，id 也会缺失，自增 id 和事务是独立的，互不影响。

在程序员的职业生涯中，总会遇到数据库表被锁的情况，前些天就又撞见一次。由于业务突发需求，各个部门都在批量 *** 作、导出数据，而数据库又未做读写分离，结果就是：数据库的某张表被锁了！

用户反馈系统部分功能无法使用，紧急排查，定位是数据库表被锁，然后进行紧急处理。这篇文章给大家讲讲遇到类似紧急状况的排查及解决过程，建议点赞收藏，以备不时之需。

用户反馈某功能页面报502错误，于是第一时间看服务是否正常，数据库是否正常。在控制台看到数据库CPU飙升，堆积大量未提交事务，部分事务已经阻塞了很长时间，基本定位是数据库层出现问题了。

查看阻塞事务列表，发现其中有锁表现象，本想利用控制台直接结束掉阻塞的事务，但控制台账号权限有限，于是通过客户端登录对应账号将锁表事务kill掉，才避免了情况恶化。

下面就聊聊，如果当突然面对类似的情况，我们该如何紧急响应？

想象一个场景，当然也是软件工程师职业生涯中会遇到的一种场景：原本运行正常的程序，某一天突然数据库的表被锁了，业务无法正常运转，那么我们该如何快速定位是哪个事务锁了表，如何结束对应的事物？

首先最简单粗暴的方式就是：重启MySQL。对的，网管解决问题的神器——“重启”。至于后果如何，你能不能跑了，要你自己三思而后行了！

重启是可以解决表被锁的问题的，但针对线上业务很显然不太具有可行性。

下面来看看不用跑路的解决方案：

遇到数据库阻塞问题，首先要查询一下表是否在使用。

如果查询结果为空，那么说明表没在使用，说明不是锁表的问题。

如果查询结果不为空，比如出现如下结果：

则说明表（test）正在被使用，此时需要进一步排查。

查看数据库当前的进程，看看是否有慢SQL或被阻塞的线程。

执行命令：

该命令只显示当前用户正在运行的线程，当然，如果是root用户是能看到所有的。

在上述实践中，阿里云控制台之所以能够查看到所有的线程，猜测应该使用的就是root用户，而笔者去kill的时候，无法kill掉，是因为登录的用户非root的数据库账号，无法 *** 作另外一个用户的线程。

如果情况紧急，此步骤可以跳过，主要用来查看核对：

如果情况紧急，此步骤可以跳过，主要用来查看核对：

看事务表INNODB_TRX中是否有正在锁定的事务线程，看看ID是否在show processlist的sleep线程中。如果在，说明这个sleep的线程事务一直没有commit或者rollback，而是卡住了，需要手动kill掉。

搜索的结果中，如果在事务表发现了很多任务，最好都kill掉。

执行kill命令：

对应的线程都执行完kill命令之后，后续事务便可正常处理。

针对紧急情况，通常也会直接 *** 作第一、第二、第六步。

这里再补充一些MySQL锁相关的知识点：数据库锁设计的初衷是处理并发问题，作为多用户共享的资源，当出现并发访问的时候，数据库需要合理地控制资源的访问规则，而锁就是用来实现这些访问规则的重要数据结构。

根据加锁的范围，MySQL里面的锁大致可以分成全局锁、表级锁和行锁三类。MySQL中表级别的锁有两种：一种是表锁，一种是元数据锁（metadata lock，MDL)。

表锁是在Server层实现的，ALTER TABLE之类的语句会使用表锁，忽略存储引擎的锁机制。表锁通过lock tables… read/write来实现，而对于InnoDB来说，一般会采用行级锁。毕竟锁住整张表影响范围太大了。

另外一个表级锁是MDL（metadata lock），用于并发情况下维护数据的一致性，保证读写的正确性，不需要显式的使用，在访问一张表时会被自动加上。

常见的一种锁表场景就是有事务 *** 作处于：Waiting for table metadata lock状态。

MySQL在进行alter table等DDL *** 作时，有时会出现Waiting for table metadata lock的等待场景。

一旦alter table TableA的 *** 作停滞在Waiting for table metadata lock状态，后续对该表的任何 *** 作（包括读）都无法进行，因为它们也会在Opening tables的阶段进入到Waiting for table metadata lock的锁等待队列。如果核心表出现了锁等待队列，就会造成灾难性的后果。

通过show processlist可以看到表上有正在进行的 *** 作（包括读），此时alter table语句无法获取到metadata 独占锁，会进行等待。

通过show processlist看不到表上有任何 *** 作，但实际上存在有未提交的事务，可以在information_schema.innodb_trx中查看到。在事务没有完成之前，表上的锁不会释放，alter table同样获取不到metadata的独占锁。

处理方法：通过 select * from information_schema.innodb_trxG, 找到未提交事物的sid，然后kill掉，让其回滚。

通过show processlist看不到表上有任何 *** 作，在information_schema.innodb_trx中也没有任何进行中的事务。很可能是因为在一个显式的事务中，对表进行了一个失败的 *** 作（比如查询了一个不存在的字段），这时事务没有开始，但是失败语句获取到的锁依然有效，没有释放。从performance_schema.events_statements_current表中可以查到失败的语句。

处理方法：通过performance_schema.events_statements_current找到其sid，kill 掉该session，也可以kill掉DDL所在的session。

总之，alter table的语句是很危险的（核心是未提交事务或者长事务导致的），在 *** 作之前要确认对要 *** 作的表没有任何进行中的 *** 作、没有未提交事务、也没有显式事务中的报错语句。

如果有alter table的维护任务，在无人监管的时候运行，最好通过lock_wait_timeout设置好超时时间，避免长时间的metedata锁等待。

关于MySQL的锁表其实还有很多其他场景，我们在实践的过程中尽量避免锁表情况的发生，当然这需要一定经验的支撑。但更重要的是，如果发现锁表我们要能够快速的响应，快速的解决问题，避免影响正常业务，避免情况进一步恶化。所以，本文中的解决思路大家一定要收藏或记忆一下，做到有备无患，避免突然状况下抓瞎。

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