MySQL学习之MVCC多版本并发控制

MVCC多版本并发控制

    • MVCC定义
    • 隐藏列
    • 事务链表
    • ReadView
    • MySQL中MVCC实现
      • 案例演示
    • 当前读 & 快照读
      • 快照读(Snapshot Read)
      • 当前读(Current Read)

MVCC定义

MVCC(Multiversion Concurrency Control,多版本并发控制):提供并发访问数据库时,对事务内读取到的内存做处理,用来避免写操作阻塞读操作的并发问题。
与MVCC相对的是基于锁的并发控制(Lock-Based Concurrency Control)。MVCC最大优势是:读不加锁,读写不冲突。在读多写少的OLTP应用中,读写不冲突是非常重要的,极大的增加了系统的并发性能。

隐藏列

在分析MVCC原理之前,先看下InnoDB中数据行的结构,在InnoDB中,每一行都有2个隐藏列DATA_TRX_ID和DATA_ROLL_PTR。整个MVCC的关键就是通过DATA_TRX_ID和DATA_ROLL_PTR这两个隐藏列来实现的。
在这里插入图片描述

  • DATA_TRX_ID表示最近修改该行数据的事务ID
  • DATA_ROLL_PTR则表示指向该行回滚段的指针,该行上所有旧的版本,在undo中都通过链表的形式组织,而该值,正式指向undo中该行的历史记录链表
  • PK如果没有定义主键,则还有个隐藏主键列

事务链表

MySQL中的事务在开始到提交这段过程中,都会被保存到一个叫trx_sys的事务链表中,这是一个基本的链表结构,事务链表中保存的都是还未提交的事务,事务一旦被提交,则会被从事务链表中摘除。
在这里插入图片描述

ReadView

MySQL实现MVCC的关键 —— ReadView,就是一个数据结构,在SQL开始的时候被创建,这个数据结构包含3个主要的成员:ReadView{low_trx_id,up_trx_id,trx_ids}。在并发情况下,一个事务在启动时,trx_sys链表中存在部分还未提交的事务,那么哪些改变对当前的事务是可见的,哪些是不可见的,这个需要通过ReadView来进行判定。【注】:已提交读和可重复读的区别就在于它们生成ReadView的策略不同。下面简单描述一下ReadView中3个成员的含义:

  • low_trx_id:表示该SQL启动时,当前事务链表中最大的事务id编号,也就是最近创建的除自身以外的最大事务编号;
  • up_trx_id:表示该SQL启动时,当前事务链表中最小的事务id编号,也就是当前系统中创建最早但还未提交的事务编号;
  • trx_ids:表示所有事务链表中事务id的集合。
    MySQL学习之MVCC多版本并发控制_第1张图片
    ① 所有数据行上trx_id小于up_trx_id的记录,说明修改该行的事务在当前事务开启之前就已经提交完成了,所以对当前事务来说,都是可见的。
    ② 对于trx_id大于low_trx_id的记录,说明修改该行记录的事务在当前事务之后,所以对于当前事务来说,都是不可见的。
    ③ ReadView是与SQL绑定的,而不是事务,所以即使在同一个事务中,每次SQL启动时构造的ReadView的up_trx_id和low_trx_id也都是不一样的。
    ④ 对于位于(up_trx_id,low_trx_id)之间的事务是否可见,需要根据不同的事务隔离级别进行判断。对于RC的事务隔离级别来说,对于事务执行过程中,已经提交的事务的数据,对当前事务是可见的,也就是说上述图中,当前事务运行过程中,trx1~4中任意一个事务提交,对当前事务来说都是可见的;而对于RR隔离级别来说,事务启动时,已经开始的事务链表中的事务的所有修改都是不可见的,所以在RR级别下,low_trx_id基本保持与up_trx_id相同的值即可。

MySQL中MVCC实现

MySQL学习之MVCC多版本并发控制_第2张图片

案例演示

演示一个简易版的事务对某行记录的更新过程:

  • 提交事务A
    MySQL学习之MVCC多版本并发控制_第3张图片
  • 提交事务B
    MySQL学习之MVCC多版本并发控制_第4张图片

当前读 & 快照读

MySQL的InnoDB存储引擎默认事务隔离级别是可重复读(RR),是通过“行排他锁 + MVCC”实现的,不仅可以保证可重复读,还可以部分防止幻读。

部分防止幻读而非完全防止的原因:

  • 如果事务B在事务A执行中,INSERT一条数据并提交,事务A再次查询,虽然读取的是undo log中的旧版本数据,但是事务A中执行UODATE或者DELETE都是可以成功的;
  • 在InnoDB存储引擎中的读操作可以分为当前读(CR)和快照读(SR)。

快照读(Snapshot Read)

就是简单的SELECT读,不包括【SELECT … LOCK IN SHARE MODE, SELECT … FOR UPDATE】

当前读(Current Read)

【SELECT … LOCK IN SHARE MODE】

【SELECT … FOR UPDATE】

【INSERT、UPDATE、DELETE】

【注意】:在RR隔离级别下,快照读是通过MVCC和undo log实现的;当前读是通过加Record Lock记录锁和Gap Lock间隙锁实现的,即添加Next-Key Lock锁。InnoDB存储引擎在快照读的情况下并没有真正的避免幻读,但是在当前读的情况下避免了不可重复读和幻读。

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