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MySQL的多版本并发控制MVCC的实现

2021-12-27 16:48:44 来源:易采站长站 作者:

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MySQL的多版本并发控制MVCC的实现

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什么是MVCCMVCC的实现MVCC 有没有解决幻读?

什么是MVCC

MVCC就是多版本并发控制。

MySQL的事务型存储引擎通过多版本并发控制(MVCC)来提升并发性能。

可以认为MVCC是行级锁的一个变种,但是它在大多数情况下避免了加锁操作,同时实现非阻塞的读操作,因此开销更低。

MVCC是通过保存数据在某个时间点的快照来实现的,核心思想就是保存数据的历史版本,通过对数据行的多个版本管理来实现数据库的并发控制。

这样我们就可以通过比较版本号决定数据是否显示出来,读取数据的时候不需要加锁也可以保证事务的隔离效果。

MVCC的实现

实际上,InnoDB 会在每行记录后面增加三个隐藏字段:

ROW_ID:行ID,随着插入新行而单调递增,如果有主键,则不会包含该列。 TRX_ID:记录插入或更新该行的事务的事务ID。 ROLL_PTR:回滚指针,指向 undo log 记录。每次对某条记录进行改动时,该列会存一个指针,可以通过这个指针找到该记录修改前的信息。当某条记录被多次修改时,该行记录会存在多个版本,通过 ROLL_PTR 链接形成一个类似版本链的概念。

以 RR 级别为例:

每开启一个事务时,系统会给该事务分配一个事务 Id,在该事务执行第一 个 select 语句的时候,会生成一个当前时间点的事务快照 ReadView,主要包含以下几个属性:

m_ids:表示生成ReadView时,当前系统中未提交的读写事务的事务id列表。 min_trx_id:表示生成ReadView时,当前系统中未提交的读写事务中最小的事务id,也就是m_ids中的最小值。 max_trx_id:表示生成ReadView时,系统中应该分配给下一个事务的id值。 creator_trx_id:表示生成ReadView时,该事务的事务id。

有了这个 ReadView,这样在访问某条记录时,只需要按照下边的步骤判断记录的某个版本是否可见:

trx_id == creator_trx_id:可以访问这个版本。 trx_id < min_trx_id :可以访问这个版本。 trx_id > max_trx_id:不可以访问这个版本。 min_trx_id <= trx_id <= max_trx_id :如果trx_id是在m_ids中,不可以访问这个版本,反之可用。

在进行判断时,首先会拿记录的最新版本来比较,如果该版本无法被当前事务看到,则通过记录的 ROLL_PTR 找到上一个版本,重新进行比较,直到找到一个能被当前事务看到的版本。
而对于删除,其实就是一种特殊的更新,InnoDB 用一个额外的标记位 delete_bit 标识是否删除。当我们在进行判断时,会检查下 delete_bit 是否被标记,如果是,则跳过该版本,通过 ROLL_PTR 拿到下一个版本进行判断。

以上内容是对于 RR 级别来说,而对于 RC 级别,其实整个过程几乎一样,唯一不同的是生成 ReadView 的时机, RR 级别只在事务开始时生成一次,之后一直使用该 ReadView。而 RC 级别则在每次 select 时,都会生成一个 ReadView。

MVCC 有没有解决幻读?

幻读:在一个事务中使用相同的 SQL 进行两次读取,第二次读取到了其他事务新插入的行。
例如:

1)事务 1 第一次查询:select * from user where id < 10 时查到了 id = 1 的数据

2)事务 2 插入了 id = 2 的数据

3)事务 1 使用同样的语句第二次查询时,查到了 id = 1、id = 2 的数据,出现了幻读。

谈到幻读,首先我们要引入“当前读”和“快照读”的概念。

快照读:生成一个事务快照(ReadView),之后都从这个快照获取数据。普通 select 语句就是快照读。 当前读:读取数据的最新版本。常见的 update/insert/delete、还有 select ... for update、select ... lock in share mode 都是当前读。

对于快照读,MVCC 因为从 ReadView 读取,所以必然不会看到新插入的行,所以天然就解决了幻读的问题。

而对于当前读的幻读,MVCC 是无法解决的。需要使用 Gap Lock 或 Next-Key Lock(Gap Lock + Record Lock)来解决。

其实原理也很简单,用上面的例子稍微修改下以触发当前读:

select * from user where id < 10 for update

当使用了 Gap Lock 时,Gap 锁会锁住 id < 10 的整个范围,因此其他事务无法插入 id < 10 的数据,从而防止了幻读。

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