TiDB 事务概览

TiDB 支持分布式事务,提供乐观事务悲观事务两种事务模式。TiDB 3.0.8 及以后版本,TiDB 默认采用悲观事务模式。

本文主要介绍涉及事务的常用语句、显式/隐式事务、事务的隔离级别和惰性检查,以及事务大小的限制。

常用的变量包括 autocommittidb_disable_txn_auto_retrytidb_retry_limit 以及 tidb_txn_mode

常用事务语句

开启事务

要显式地开启一个新事务,既可以使用 BEGIN 语句,也可以使用 START TRANSACTION 语句,两者效果相同。

语法:

BEGIN;
START TRANSACTION;
START TRANSACTION WITH CONSISTENT SNAPSHOT;
START TRANSACTION WITH CAUSAL CONSISTENCY ONLY;

如果执行以上语句时,当前 Session 正处于一个事务的中间过程,那么系统会先自动提交当前事务,再开启一个新的事务。

提交事务

COMMIT 语句用于提交 TiDB 在当前事务中进行的所有修改。

语法:

COMMIT;

回滚事务

ROLLBACK 语句用于回滚并撤销当前事务的所有修改。

语法:

ROLLBACK;

如果客户端连接中止或关闭,也会自动回滚该事务。

自动提交

为满足 MySQL 兼容性的要求,在默认情况下,TiDB 将在执行语句后立即进行 autocommit(自动提交)。

举例:

mysql> CREATE TABLE t1 (
    ->  id INT NOT NULL PRIMARY KEY auto_increment,
    ->  pad1 VARCHAR(100)
    -> );
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)

mysql> SELECT @@autocommit;
+--------------+
| @@autocommit |
+--------------+
| 1            |
+--------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> INSERT INTO t1 VALUES (1, 'test');
Query OK, 1 row affected (0.02 sec)

mysql> ROLLBACK;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> SELECT * FROM t1;
+----+------+
| id | pad1 |
+----+------+
|  1 | test |
+----+------+
1 row in set (0.00 sec)

以上示例中,ROLLBACK 语句没产生任何效果。由于 INSERT 语句是在自动提交的情况下执行的,等同于以下单语句事务:

START TRANSACTION;
INSERT INTO t1 VALUES (1, 'test');
COMMIT;

如果已显式地启动事务,则不适用自动提交。以下示例,ROLLBACK 语句成功撤回了 INSERT 语句:

mysql> CREATE TABLE t2 (
    ->  id INT NOT NULL PRIMARY KEY auto_increment,
    ->  pad1 VARCHAR(100)
    -> );
Query OK, 0 rows affected (0.10 sec)

mysql> SELECT @@autocommit;
+--------------+
| @@autocommit |
+--------------+
| 1            |
+--------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> INSERT INTO t2 VALUES (1, 'test');
Query OK, 1 row affected (0.02 sec)

mysql> ROLLBACK;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> SELECT * FROM t2;
Empty set (0.00 sec)

autocommit 是一个系统变量,可以基于 Session 或 Global 进行修改

举例:

SET autocommit = 0;
SET GLOBAL autocommit = 0;

显式事务和隐式事务

TiDB 可以显式地使用事务(通过 [BEGIN|START TRANSACTION]/COMMIT 语句定义事务的开始和结束)或者隐式地使用事务 (SET autocommit = 1)。

在自动提交状态下,使用 [BEGIN|START TRANSACTION] 语句会显式地开启一个事务,同时也会禁用自动提交,使隐式事务变成显式事务。直到执行 COMMITROLLBACK 语句时才会恢复到此前默认的自动提交状态。

对于 DDL 语句,会自动提交并且不能回滚。如果运行 DDL 的时候,正在一个事务的中间过程中,会先自动提交当前事务,再执行 DDL。

惰性检查

执行 DML 语句时,乐观事务默认不会检查主键约束唯一约束,而是在 COMMIT 事务时进行这些检查。

举例:

CREATE TABLE t1 (id INT NOT NULL PRIMARY KEY);
INSERT INTO t1 VALUES (1);
BEGIN OPTIMISTIC;
INSERT INTO t1 VALUES (1); -- MySQL 返回错误;TiDB 返回成功。
INSERT INTO t1 VALUES (2);
COMMIT; -- MySQL 提交成功;TiDB 返回错误,事务回滚。
SELECT * FROM t1; -- MySQL 返回 1 2;TiDB 返回 1。
mysql> CREATE TABLE t1 (id INT NOT NULL PRIMARY KEY);
Query OK, 0 rows affected (0.10 sec)

mysql> INSERT INTO t1 VALUES (1);
Query OK, 1 row affected (0.02 sec)

mysql> BEGIN OPTIMISTIC;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> INSERT INTO t1 VALUES (1); -- MySQL 返回错误;TiDB 返回成功。
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> INSERT INTO t1 VALUES (2);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> COMMIT; -- MySQL 提交成功;TiDB 返回错误,事务回滚。
ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '1' for key 't1.PRIMARY'
mysql> SELECT * FROM t1; -- MySQL 返回 1 2;TiDB 返回 1。
+----+
| id |
+----+
|  1 |
+----+
1 row in set (0.01 sec)

惰性检查优化通过批处理约束检查并减少网络通信来提升性能。可以通过设置 tidb_constraint_check_in_place = ON 禁用该行为。

语句回滚

TiDB 支持语句执行失败后的原子性回滚。如果语句报错,则所做的修改将不会生效。该事务将保持打开状态,并且在发出 COMMITROLLBACK 语句之前可以进行其他修改。

CREATE TABLE test (id INT NOT NULL PRIMARY KEY);
BEGIN;
INSERT INTO test VALUES (1);
INSERT INTO tset VALUES (2);  -- tset 拼写错误,使该语句执行出错。
INSERT INTO test VALUES (1),(2);  -- 违反 PRIMARY KEY 约束,语句不生效。
INSERT INTO test VALUES (3);
COMMIT;
SELECT * FROM test;
mysql> CREATE TABLE test (id INT NOT NULL PRIMARY KEY);
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)

mysql> BEGIN;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> INSERT INTO test VALUES (1);
Query OK, 1 row affected (0.02 sec)

mysql> INSERT INTO tset VALUES (2);  -- tset 拼写错误,使该语句执行出错。
ERROR 1146 (42S02): Table 'test.tset' doesn't exist
mysql> INSERT INTO test VALUES (1),(2);  -- 违反 PRIMARY KEY 约束,语句不生效。
ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '1' for key 'test.PRIMARY'
mysql> INSERT INTO test VALUES (3);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> COMMIT;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> SELECT * FROM test;
+----+
| id |
+----+
|  1 |
|  3 |
+----+
2 rows in set (0.00 sec)

以上例子中,INSERT 语句执行失败之后,事务保持打开状态。最后的 INSERT 语句执行成功,并且提交了修改。

事务限制

由于底层存储引擎的限制,TiDB 要求单行不超过 6 MB。可以将一行的所有列根据类型转换为字节数并加和来估算单行大小。

TiDB 同时支持乐观事务与悲观事务,其中乐观事务是悲观事务的基础。由于乐观事务是先将修改缓存在私有内存中,因此,TiDB 对于单个事务的容量做了限制。

TiDB 中,单个事务的总大小默认不超过 100 MB,这个默认值可以通过配置文件中的配置项 txn-total-size-limit 进行修改,最大支持 1 TB。单个事务的实际大小限制还取决于服务器剩余可用内存的大小,执行事务时 TiDB 进程的内存消耗相对于事务大小会存在一定程度的放大,最大可能达到提交事务大小的 2 到 3 倍以上。

在 4.0 以前的版本,TiDB 限制了单个事务的键值对的总数量不超过 30 万条,从 4.0 版本起 TiDB 取消了这项限制。

因果一致性事务

TiDB 支持开启因果一致性的事务。因果一致性的事务在提交时无需向 PD 获取时间戳,所以提交延迟更低。开启因果一致性事务的语法为:

START TRANSACTION WITH CAUSAL CONSISTENCY ONLY;

默认情况下,TiDB 保证线性一致性。在线性一致性的情况下,如果事务 2 在事务 1 提交完成后提交,逻辑上事务 2 就应该在事务 1 后发生。

因果一致性弱于线性一致性。在因果一致性的情况下,只有事务 1 和事务 2 加锁或写入的数据有交集时(即事务 1 和事务 2 存在数据库可知的因果关系时),才能保证事务的提交顺序与事务的发生顺序保持一致。目前暂不支持传入数据库外部的因果关系。

采用因果一致性的两个事务有以下特性:

有潜在因果关系的事务之间的逻辑顺序与物理提交顺序一致

假设事务 1 和事务 2 都采用因果一致性,并先后执行如下语句:

事务 1事务 2
START TRANSACTION WITH CAUSAL CONSISTENCY ONLYSTART TRANSACTION WITH CAUSAL CONSISTENCY ONLY
x = SELECT v FROM t WHERE id = 1 FOR UPDATE
UPDATE t set v = $(x + 1) WHERE id = 2
COMMIT
UPDATE t SET v = 2 WHERE id = 1
COMMIT

上面的例子中,事务 1 对 id = 1 的记录加了锁,事务 2 的事务对 id = 1 的记录进行了修改,所以事务 1 和事务 2 有潜在的因果关系。所以即使用因果一致性开启事务,只要事务 2 在事务 1 提交成功后才提交,逻辑上事务 2 就必定比事务 1 晚发生。因此,不存在某个事务读到了事务 2 对 id = 1 记录的修改,但却没有读到事务 1 对 id = 2 记录的修改的情况。

无因果关系的事务之间的逻辑顺序与物理提交顺序不保证一致

假设 id = 1id = 2 的记录最初值都为 0,事务 1 和事务 2 都采用因果一致性,并先后执行如下语句:

事务 1事务 2事务 3
START TRANSACTION WITH CAUSAL CONSISTENCY ONLYSTART TRANSACTION WITH CAUSAL CONSISTENCY ONLY
UPDATE t set v = 3 WHERE id = 2
UPDATE t SET v = 2 WHERE id = 1
BEGIN
COMMIT
COMMIT
SELECT v FROM t WHERE id IN (1, 2)

在本例中,事务 1 不读取 id = 1 的记录。此时事务 1 和事务 2 没有数据库可知的因果关系。如果使用因果一致性开启事务,即使物理时间上事务 2 在事务 1 提交完成后才开始提交,TiDB 也不保证逻辑上事务 2 比事务 1 晚发生。

此时如果有一个事务 3 在事务 1 提交前开启,并在事务 2 提交后读取 id = 1id = 2 的记录,事务 3 可能读到 id = 1 的值为 2 但是 id = 2 的值为 0。

不加锁的读取不产生因果关系

假设事务 1 和事务 2 都采用因果一致性,并先后执行如下语句:

事务 1事务 2
START TRANSACTION WITH CAUSAL CONSISTENCY ONLYSTART TRANSACTION WITH CAUSAL CONSISTENCY ONLY
UPDATE t SET v = 2 WHERE id = 1
SELECT v FROM t WHERE id = 1
UPDATE t set v = 3 WHERE id = 2
COMMIT
COMMIT

如本例所示,不加锁的读取不产生因果关系。事务 1 和事务 2 产生了写偏斜的异常,如果他们有业务上的因果关系,则是不合理的。所以本例中,使用因果一致性的事务 1 和事务 2 没有确定的逻辑顺序。

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