UpdateServer事务实现机制

时间:2022-09-21 16:09:18

  UpdateServer(UPS) 是OceanBase 的写入单点,一个集群中只有一台UPS服务器,所有的写都写入到这台机器。OceanBase采用基于静动态数据分离的机制,静态数据存储在静态数据服务器ChunkServer(CS)磁盘上,动态数据存储在UPS的内存中,导致一次读请求需要将静态和动态数据合并才能得到完整的数据,从而读也要访问UPS。OceanBase作为一个支持事务的分布式关系型数据库,UPS是实现事务的核心组件。单独看UPS,它是一个内存数据库,存储模型类似于LSM,写入操作写入内存,持久化通过写操作日志来保证,宕机后通过回放操作日志恢复数据,同时将对磁盘的随机写转换成顺序写。在事务的支持上,UPS实现Read Committed隔离级别。UPS在设计之初只考虑小事务,所以不需要传统关系型数据库中的UNDO,不支持像insert 1TB 这种大事务。操作日志中只有commit操作,没有rollback操作,所以操作日志更适合叫commitlog或者叫REDO LOG。实现上,读写互不影响,采用MVCC,写写冲突需要使用行锁。下面详述UPS的事务机制。

   UPS的存储引擎使用的是一颗BTree,原理看 和 。这颗BTree是内存BTree,是一个聚簇索引,Key是表的主键,Value指向对这行的增量修改,如下图所示:

UpdateServer事务实现机制

如图所示,对同一行的修改通过链表挂在BTree的Value上。对一行的每一次修改对应其中一个节点,TransID标识了提交这次修改的事务ID。当一个事务开启还没有提交时,事务的修改存在事务局部,事务提交的时候才会将事务的修改串到BTree的Value链表上。redo log buffer是一个内存block 的ring buffer,每个block 2MB。事务提交时,多个事务抢redo log buffer中的偏移和大小,抢在前的事务先提交,也就是说先串事务局部的修改链表到BTree的Value链表上。磁盘上,每个commitlog 64MB。

事务ID

和Oracle一样,事务ID是个时间戳。事务提交时抢到redo log buffer中的偏移时,事务ID根据当前时间和事务在redo log block的相对事务号来计算出事务ID,随后事务ID会被回填到事务局部链表中。

 

MVCC

由于OceanBase没有UNDO,MVCC相对来说实现比较简单。UPS全局维护一个publish_trans_id,表示最后一个成功提交的事务ID。每个事务开始时,获取publish_trans_id,相当于一个快照点,从而这个事务只能读取在这个事务之前开始的事务提交的修改,在这个事务开始之后开始的事务提交的修改时读不到的。读事务拿着事务开始时获取到的publish_trans_id,找到相应的行后,顺着链表读,只能读取TransID小于等于publish_trans_id的增量修改。每次刷redo log到磁盘后,会将这批redo log对应的最新的事务ID更新到publish_trans_id。写盘采用libaio+dio。由此看来,OceanBase的MVCC更像行级多版本。为了避免行链表过长,影响读的latency,在写的时候如果发现一行太长,会对链表进行合并。

写写冲突需要通过行锁来解决。采用两阶段锁,对需要修改的行加写锁,提交回滚的时候统一释放锁。

CheckPoint

由于OceanBase UPS实际上是一个内存数据库,存储模型类LSM,在内存不够时,会dump memtable到磁盘上形成SSTable,dump时会切换一个commitlog文件,这个commitlog的文件名就是OceanBase的checkpoint。在checkpoint上,传统关系型数据库比如MySQL在这点就比较好,以Innodb为例,checkpoint本质上是redo log的一个偏移量,由于它是个基于磁盘的存储引擎,数据是以Page进行组织的,只要Buffer Pool中的已经提交的事务修改的脏页刷新到磁盘了,那么相应的redo log就可以重用,checkpoint就可以向前推进。