~Wil~
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07深入理解MVCC与BufferPool缓存机制

深入理解MVCC与BufferPool缓存机制

MVCC多版本并发控制机制

同样的SQL查询语句在一个事务里多次执行查询结果相同，就算其它事务对数据有修改也不会影响当前事务sql语句的查询结果

这个隔离性就是靠MVCC保证的，对一行数据的读和写两个操作默认是不会通过加锁互斥来保证隔离性，避免了频繁加锁互斥，而在串行化隔离级别为了保证较高的隔离性是通过将所有操作加锁互斥来实现的。

MySQL在读已提交和可重复读隔离级别下都实现了MVCC机制

undo日志版本链与read view 机制

undo日志版本链是指一行数据被多个事务依次修改过后，在每个事务修改后，MySQL会保留修改前的数据undo会滚日志，并且用两个隐藏字段trx_id和roll_pointer吧这些undo日志串联起来形成一个历史记录版本

07深入理解MVCC与BufferPool缓存机制_第1张图片

在可重复读隔离级别下，当事务开启，执行任何查询SQL时会生成当前事务的一致性视图read-view，该视图在事务结束之前都不会变化（如果是读已提交隔离级别在每次执行查询SQL时都会重新生成），这个视图由执行查询时所有未提交事务id数组（数组里最小的id为min_id）和已创建的最大事务id(max_id)组成，事务里任何SQL查询结果需要从对应版本链里的最新数据开始逐条跟read-view做对比从而得到最终的快照结果。

版本链对比规则:

  • 如果row的trx_id落在绿色部分(trx_id < min_id)，表示这个版本是已提交的事务生成的，这个数据是可见的
  • 如果row的trx_id落在红色部分(trx_id > max_id)，表示这个版本是由将来启动的事务生成的，是不可见的(若row的trx_id就是当前自己的事务可见的)
  • 如果row的trx_id落在黄色部分(min_id <= trx_id <= max_id)，那就包括两种情况
    • 若row的trx_id在视图数组中，表示这个版本是由还没提交的事务生成的，不可见(若row的trx_id就是当前自己的事务是可见的)
    • 若row的trx_id不做视图数组中，表示这个版本是已经提交了的事务生成的，可见。

对于删除的情况可以认为是update的特殊情况，会将版本链上的最新的数据复制一份， 然后将trx_id修改成删除操作的trx_id，同时在该条记录的头信息(record header)里的(deleted_flag)标记位写上true,来表示当前记录已经被删除，在查询时按照上面的规则查找对应的记录如果delete_flag标记位为true，意味着已被删除，则不返回数据。

注意:begin/start transaction命令并不是一个事务的起点，在执行到他们之后的第一个修改操作的InnoDB表的语句，事务才真正启动，才会向MySQL申请事务id，MySQL内部是严格按照事务的启动顺序来分配事务id的

总结：MVCC机制的实现通过read-view机制与undo版本链比对机制，使得不同的事务会根据数据版本链对比规则读取同一条数据在版本链上的不同版本的数据

MVCC实现原理

实现原理主要依赖记录中的四个隐式字段，undo日志，Read View来实现的

隐式字段

  • db_row_id: 隐含的自增主键(隐藏主键),如果数据表没有主键，InnoDB会主动已db_row_id产生一个聚簇索引
  • db_trx_id：最近修改事务ID:记录创建这条记录/最后一次修改该记录的事务ID
  • db_roll_ptr:回滚指针,指向这条记录的上一个版本
  • deleted_bit：记录被更新或删除并不代表真的被删除，而是删除flag

undo日志

  • InnoDB把这里为了回滚而记录的这些东西称为undo log

Read View

  • 当一个事务要读取数据时，InndoDB就会产生Read View，Read View记录了在这个事务开始时，哪些其他事务是活动的，哪些是已经提交的，这样InnoDB就可以根据Read View来决定这个事务能看到哪些数据，不能看到哪些数据，从而实现非锁定读
  • Read View包含一下信息
    • m_ids:一个列表，包含了在创建Read View时所有活动的事务的事务ID
    • min_trx_id：这是m_ids列表中的最少事务ID，如何事务ID大于min_trx_id

可查看：https://pdai.tech/md/db/sql-mysql/sql-mysql-mvcc.html 了解详情

InnoDB引擎SQL执行的BufferPool缓存机制

07深入理解MVCC与BufferPool缓存机制_第2张图片

为什么MySQL不能直接更新磁盘上的数据而且设置一套复杂的机制来执行SQL
  • 因为来一个请求就直接对磁盘文件进行随机读写，然后更新磁盘文件里的数据性能可能相当差
  • MySQL这套机制可以保证每个更新请求都是更新内存BufferPool，然后顺序写日志文件，同时还能保证各种异常情况下的数据的一致性

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