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MySQL的InnoDB預設隔離級別的幻讀問題

MySQL InnoDB事務的隔離級別有四級,預設是“可重複讀”(REPEATABLE READ)。

  • 未提交讀(READ UNCOMMITTED)。另一個事務修改了資料,但尚未提交,而本事務中的SELECT會讀到這些未被提交的資料(髒讀)。
  • 提交讀(READ COMMITTED)。本事務讀取到的是最新的資料(其他事務提交後的)。問題是,在同一個事務裡,前後兩次相同的SELECT會讀到不同的結果(不重複讀)。
  • 可重複讀(REPEATABLE READ)。在同一個事務裡,SELECT的結果是事務開始時時間點的狀態,因此,同樣的SELECT操作讀到的結果會是一致的。但是,會有幻讀現象(稍後解釋)。
  • 序列化(SERIALIZABLE)。讀操作會隱式獲取共享鎖,可以保證不同事務間的互斥。

四個級別逐漸增強,每個級別解決一個問題。

  • 髒讀,最容易理解。另一個事務修改了資料,但尚未提交,而本事務中的SELECT會讀到這些未被提交的資料。
  • 不重複讀。解決了髒讀後,會遇到,同一個事務執行過程中,另外一個事務提交了新資料,因此本事務先後兩次讀到的資料結果會不一致。
  • 幻讀。解決了不重複讀,保證了同一個事務裡,查詢的結果都是事務開始並且第一次查詢時的狀態(一致性)。但是,如果另一個事務同時提交了新資料,雖然本事務再次按照相同的條件查詢會得到相同的結果集,但是本事務指定更新時(看了後面的演示你就會知道),就會“驚奇的”發現了這些新資料,貌似之前讀到的資料是“鬼影”一樣的幻覺。

一些文章寫到InnoDB的可重複讀避免了“幻讀”(phantom read),這個說法並不準確。

做個試驗:(以下所有試驗要注意儲存引擎和隔離級別)

mysql> show create table t_bitfly\G;
CREATE TABLE `t_bitfly` (
`id` bigint(20) NOT NULL default ‘0’,
`value` varchar(32) default NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=gbk

mysql> select @@global.tx_isolation, @@tx_isolation;
+———————–+—————–+
| @@global.tx_isolation | @@tx_isolation  |
+———————–+—————–+
| REPEATABLE-READ       | REPEATABLE-READ |
+———————–+—————–+

試驗一:

t Session A                   Session B
|
| START TRANSACTION;          START TRANSACTION;
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| empty set
                            INSERT INTO t_bitfly
                            VALUES (1, ‘a’);
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| empty set
                            COMMIT;
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| empty set
|
| INSERT INTO t_bitfly VALUES (1, ‘a’);
| ERROR 1062 (23000):
| Duplicate entry ‘1’ for key 1
v (shit, 剛剛明明告訴我沒有這條記錄的)

如此就出現了幻讀,以為表裡沒有資料,其實資料已經存在了,傻乎乎的提交後,才發現數據衝突了。

試驗二:

t Session A                  Session B
|
| START TRANSACTION;         START TRANSACTION;
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| +——+——-+
| | id   | value |
| +——+——-+
| |    1 | a     |
| +——+——-+
                           INSERT INTO t_bitfly
                           VALUES (2, ‘b’);
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| +——+——-+
| | id   | value |
| +——+——-+
| |    1 | a     |
| +——+——-+
                           COMMIT;
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| +——+——-+
| | id   | value |
| +——+——-+
| |    1 | a     |
| +——+——-+
|
| UPDATE t_bitfly SET value=’z’;
| Rows matched: 2  Changed: 2  Warnings: 0
| (怎麼多出來一行)
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| +——+——-+
| | id   | value |
| +——+——-+
| |    1 | z     |
| |    2 | z     |
| +——+——-+
|
v

本事務中第一次讀取出一行,做了一次更新後,另一個事務裡提交的資料就出現了。也可以看做是一種幻讀。

——

那麼,InnoDB指出的可以避免幻讀是怎麼回事呢?

By default, InnoDB operates in REPEATABLE READ transaction isolation level and with the innodb_locks_unsafe_for_binlog system variable disabled. In this case, InnoDB uses next-key locks for searches and index scans, which prevents phantom rows (see Section 13.6.8.5, “Avoiding the Phantom Problem Using Next-Key Locking”).

準備的理解是,當隔離級別是可重複讀,且禁用innodb_locks_unsafe_for_binlog的情況下,在搜尋和掃描index的時候使用的next-key locks可以避免幻讀。

關鍵點在於,是InnoDB預設對一個普通的查詢也會加next-key locks,還是說需要應用自己來加鎖呢?如果單看這一句,可能會以為InnoDB對普通的查詢也加了鎖,如果是,那和序列化(SERIALIZABLE)的區別又在哪裡呢?

MySQL manual裡還有一段:

To prevent phantoms, InnoDB uses an algorithm called next-key locking that combines index-row locking with gap locking.

You can use next-key locking to implement a uniqueness check in your application: If you read your data in share mode and do not see a duplicate for a row you are going to insert, then you can safely insert your row and know that the next-key lock set on the successor of your row during the read prevents anyone meanwhile inserting a duplicate for your row. Thus, the next-key locking enables you to “lock” the nonexistence of something in your table.

我的理解是說,InnoDB提供了next-key locks,但需要應用程式自己去加鎖。manual裡提供一個例子:

SELECT * FROM child WHERE id > 100 FOR UPDATE;

這樣,InnoDB會給id大於100的行(假如child表裡有一行id為102),以及100-102,102+的gap都加上鎖。

可以使用show innodb status來檢視是否給表加上了鎖。

再看一個實驗,要注意,表t_bitfly裡的id為主鍵欄位。實驗三:

t Session A                 Session B
|
| START TRANSACTION;        START TRANSACTION;
|
| SELECT * FROM t_bitfly
| WHERE id<=1
| FOR UPDATE;
| +——+——-+
| | id   | value |
| +——+——-+
| |    1 | a     |
| +——+——-+
                          INSERT INTO t_bitfly
                          VALUES (2, ‘b’);
                          Query OK, 1 row affected
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| +——+——-+
| | id   | value |
| +——+——-+
| |    1 | a     |
| +——+——-+
                          INSERT INTO t_bitfly
                          VALUES (0, ‘0’);
                          (waiting for lock …
                          then timeout)