MySQL的多版本并发控制MVCC的实现

时间：2021-09-27 01:44:36

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。

MySQL的多版本并发控制MVCC的实现

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：

?
1
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。

到此这篇关于MySQL的多版本并发控制MVCC的实现的文章就介绍到这了,更多相关MySQL多版本并发控制MVCC内容请搜索服务器之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持服务器之家！

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