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MySQL MVCC - 多版本并发控制

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1 前言

前段时间在看《高性能 MySQL》的时候了解到了多版本并发控制(MVCC)这个概念,然而,书上对这个概念的解析只有不到两页纸……

于是乎,我又到网上去找了一下相关的资料,发现 MVCC 在 MySQL 中应该算是很重要的一个功能了,所以就来总结一下( ̄︶ ̄)↗

2 概念

MVCC 多版本并发控制,顾名思义,是用于实现并发控制的一种机制,而在数据库中,并发控制往往是针对 事务 来进行的,因此,在了解 MVCC 之前应该先对事务具有一定的了解。

当然了,事务的概念本身是很基础的东西,这里就不做过多的介绍了 <(_ _)>

回到 MVCC 的概念上,在《高性能 MySQL》一书中对它的介绍是这样的:

可以认为 MVCC 是行级锁的一个变种,但是它在很多情况下避免了加锁操作,因此开销更低。虽然实现机制有所不同,但大都实现了非阻塞的读操作,写操作也只锁定必要的行。

也就是说:

  • MVCC 在实现行级锁的效果的同时避免了加锁操作的发生
  • MVCC 实现了非阻塞的读操作,写操作也只锁定必要的行

同时,MVCC 只在 RC(READ COMMITTED) 和 RR(REPEATABLE READ) 两个隔离级别下工作。

3 实现

通过 MVCC 的概念我们可以知道其只在 RC 和 RR 这两个隔离级别下工作,这两个级别的一些特点:

  • RC - 读取已经提交了的数据,可以避免脏读,但是当其他事务将某行数据修改并提交后,便可能会读取到变化后的数据,导致不可重复读
  • RR - 可重复读,同一事务内,在未对数据进行修改时,每次读取到的数据都应该时一样的

MVCC 通过保存数据在某个时间点的快照来实现 RC 和 RR 要求的特性,实现时我们需要知道:

  • 已提交的事务的有那些
  • 行记录的事务版本号
  • 行记录的历史版本

在 InnoDB 中,我们可以通过行记录的隐藏列知道创建该行记录的事务 ID,通过 undo log 得到行记录的历史版本,通过 read view 得到创建 read view 时已经提交了的事务:

DATA_TRX_ID
在 InnoDB 中,行记录存在三个隐藏列,其中一个隐藏列为 DATA_TRX_ID, 表示该行记录的事务 ID,当事务对某行记录进行修改时,新增记录的 DATA_TRX_ID 就是该事务的 ID。
DATA_ROLL_PTR

DATA_ROLL_PTR 是行记录三个隐藏列中的另一个,在 InnoDB 中,修改一个行记录时,会创建一个新的记录并设置事务 ID,同时在 undo log 中保存旧的记录,这时,新纪录的 DATA_ROLL_PTR 会指向 undo log 中的记录,同时,undo log 中的记录也存在执行旧记录的 DATA_ROLL_PTR 指针。

这样一来,就构成了一条记录的所有历史记录的链表。当 UNDO 的记录还存在,那么对应的记录的历史版本就能被构建出来。

READ VIEW

read view 是在 SQL 语句执行之前创建的,在 read view 中会保存:

  • low_limit_id - 创建 read view尚未提交 的事务中的 最大 的事务 ID
  • up_limit_id - 创建 read view尚未提交 的事务中的 最小 的事务 ID
  • trx_ids - 创建 read view尚未提交 的事务列表

通过 read view 可以将所有事务分为三组:

  • trx_id < up_limit_id - 创建 read view 时已经提交了的事务
  • up_limit_id <= trx_id <= low_limit_id - 创建 read view 时正常执行的事务
  • trx_id > low_limit_id - 创建 read view 时还未创建的事务

此时,我们可以根据 read view 来判断行记录的可见性:

  1. 当记录的 DATA_TRX_ID 小于 read vewup_limit_id 时说明该记录在创建 read view 之前就已经提交,记录可见
  2. 如果记录的 DATA_TRX_ID 和事务创建者的 TRX_ID 一样时,记录可见
  3. 当记录的 DATA_TRX_ID 大于 read vewup_limit_id 时,说明该记录在创建 read view 之后进行的新建事务修改提交的,记录不可见
  4. 如果记录对应的 DATA_TRX_IDread viewtrx_ids 里面,那么该记录也是不可见的

当通过 read view 判断该行记录对于当前事务不可见时,就可以通过 DATA_ROLL_PTRundo log 找到之前的数据记录,再次进行判断,直到数据为空或可见。

RC && RR

对于 RC 级别来说,我们只需要在每次只需 SELECT 语句是创建 read view 就可以知道已提交的事务列表,从而达到读 已提交 的要求。

对于 RR 级别来说,就只能在事务开始之前创建 read view,在创建事务后提交的数据对于当前事务来说都是不可见的。

4 结语

总的来说,MVCC 理解起来并不是很难,实现中,通过在 RC 和 RR 两种隔离级别下使用不同的 READ VIEW 的创建策略就满足了两个隔离级别的要求也是很巧妙的。

但是在对比网上和书上的描述时,发现有些地方是不一样的,有可能是书太旧了的原因,毕竟 13 年的书了……

因为准备春招的原因博客断更一个月,感觉手又生了,完成这篇博客的过程中就各种不适应<(_ _)>

5 参考链接

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