多版本并发控制MVCC

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简介: 多版本并发控制MVCC

什么是MVCC


MVCC (Multiversion Concurrency Control),多版本并发控制。顾名思义,MVCC 是通过数据行的多个版 本管理来实现数据库的 并发控制 。这项技术使得在InnoDB的事务隔离级别下执行 一致性读 操作有了保 证。换言之,就是为了查询一些正在被另一个事务更新的行,并且可以看到它们被更新之前的值,这样 在做查询的时候就不用等待另一个事务释放锁。


快照读与当前读


MVCC在MySQL InnoDB中的实现主要是为了提高数据库并发性能,用更好的方式去处理 读-写冲突 ,做到 即使有读写冲突时,也能做到 不加锁 , 非阻塞并发读 ,而这个读指的就是 快照读 , 而非 当前读 。当前 读实际上是一种加锁的操作,是悲观锁的实现。而MVCC本质是采用乐观锁思想的一种方式。


快照读


快照读又叫一致性读,读取的是快照数据。不加锁的简单的 SELECT 都属于快照读,即不加锁的非阻塞 读;比如这样:

SELECT * FROM player WHERE ...


之所以出现快照读的情况,是基于提高并发性能的考虑,快照读的实现是基于MVCC,它在很多情况下, 避免了加锁操作,降低了开销。 既然是基于多版本,那么快照读可能读到的并不一定是数据的最新版本,而有可能是之前的历史版本。 快照读的前提是隔离级别不是串行级别,串行级别下的快照读会退化成当前读。  


当前读


当前读读取的是记录的最新版本(最新数据,而不是历史版本的数据),读取时还要保证其他并发事务 不能修改当前记录,会对读取的记录进行加锁。加锁的 SELECT,或者对数据进行增删改都会进行当前 读。比如:


SELECT * FROM student LOCK IN SHARE MODE;  # 共享锁
SELECT * FROM student FOR UPDATE; # 排他锁
INSERT INTO student values ...  # 排他锁
DELETE FROM student WHERE ...  # 排他锁
UPDATE student SET ...  # 排他锁

谈隔离级别  

我们知道事务有 4 个隔离级别,可能存在三种并发问题:


7a6dd59f19e24a1cb10655cc4abf20cc.png


隐藏字段、Undo Log版本链

undo日志的版本链,对于使用 InnoDB 存储引擎的表来说,它的聚簇索引记录中都包含两个必 要的隐藏列。


trx_id :每次一个事务对某条聚簇索引记录进行改动时,都会把该事务的 事务id 赋值给


trx_id 隐藏列。


roll_pointer :每次对某条聚簇索引记录进行改动时,都会把旧的版本写入到 undo日志 中,然 后这个隐藏列就相当于一个指针,可以通过它来找到该记录修改前的信息。


3e71fa59791f48a1ad411b07db88e36a.png

insert undo只在事务回滚时起作用,当事务提交后,该类型的undo日志就没用了,它占用的Undo Log Segment也会被系统回收(也就是该undo日志占用的Undo页面链表要么被重用,要么被释 放)。


假设之后两个事务id分别为 10 、 20 的事务对这条记录进行 UPDATE 操作,操作流程如下:  


9b93e2e60e1244d7bcdf016cf0e2b9d1.png


每次对记录进行改动,都会记录一条undo日志,每条undo日志也都有一个 roll_pointer 属性 ( INSERT 操作对应的undo日志没有该属性,因为该记录并没有更早的版本),可以将这些 undo日志都连起来,串成一个链表:


a5b3145a6a4a4f798b700871de200a18.png

对该记录每次更新后,都会将旧值放到一条 undo日志 中,就算是该记录的一个旧版本,随着更新次数 的增多,所有的版本都会被 roll_pointer 属性连接成一个链表,我们把这个链表称之为 版本链 ,版 本链的头节点就是当前记录最新的值。


每个版本中还包含生成该版本时对应的 事务id 。


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