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`**。 MVCC没有正式的标准,在不同的DBMS中MVCC的实现方式可能是不同的,也不是普遍使用的(大家可以参考相关的DBMS文档)。这里讲解InnoDB中MVCC的实现机制(MySQL其他的存储引擎并不支持它)。
快照读与当前读
💡
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。
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。
MVCC实现原理
💡 MVCC 的实现依赖于:**`隐藏字段`**、**`Undo Log`**、**`Read View`**。
隐藏字段、Undo Log版本链
💡 **隐藏字段**
-
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。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,即为版本链
,版本链
的头节点就是当前记录最新的值。
Read View
💡 Readview 就是事务在使用MVCC机制进行快照读操作时产生的读视图。
设计思路
- 使用
READ UNCOMMITTED
隔离级别的事务,由于可以读到未提交事务修改过的记录,所以直接读取记录的最新版本就好了。 - 使用
SERIALIZABLE
隔离级别的事务,InnoDB规定使用加锁的方式来访问记录。
使用 READ COMMITTED
和 REPEATABLE READ
隔离级别的事务,都必须保证读到 已经提交了的 事务修改过的记录。假如另一个事务已经修改了记录但是尚未提交,是不能直接读取最新版本的记录的,核心问题就是需要判断一下版本链中的哪个版本是当前事务可见的,这是ReadView要解决的主要问题。
Read View重要字段
这个ReadView中主要包含4个比较重要的内容,分别如下:
creator_trx_id
,创建这个 Read View 的事务 ID。
💡 说明:只有在对表中的记录做改动时(执行INSERT、DELETE、UPDATE这些语句时)才会为 事务分配事务id,否则在一个只读事务中的事务id值都默认为0。
trx_ids
,表示在生成ReadView时当前系统中活跃的读写事务的 事务id列表
。
up_limit_id
,活跃的事务中最小的事务 ID。
low_limit_id
,表示生成ReadView时系统中应该分配给下一个事务的 id 值。low_limit_id 是系 统最大的事务id值,这里要注意是系统中的事务id,需要区别于正在活跃的事务ID。
💡 注意:low_limit_id并不是trx_ids中的最大值,事务id是递增分配的。比如,现在有id为1, 2,3这三个事务,之后id为3的事务提交了。那么一个新的读事务在生成ReadView时, trx_ids就包括1和2,up_limit_id的值就是1,low_limit_id的值就是4。
Read View 的规则
💡 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。
-
如果被访问版本的trx_id属性值与ReadView中的 creator_trx_id 值相同,意味着当前事务在访问它自己修改过的记录,所以该版本可以被当前事务访问。
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如果被访问版本的trx_id属性值小于ReadView中的 up_limit_id 值,表明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView前已经提交,所以该版本可以被当前事务访问。
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如果被访问版本的trx_id属性值大于或等于ReadView中的 low_limit_id 值,表明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView后才开启,所以该版本不可以被当前事务访问。
-
如果被访问版本的trx_id属性值在ReadView的 up_limit_id 和 low_limit_id 之间,那就需要判断一下trx_id属性值是不是在 trx_ids 列表中。
- 如果在,说明创建ReadView时生成该版本的事务还是活跃的,该版本不可以被访问。
- 如果不在,说明创建ReadView时生成该版本的事务已经被提交,该版本可以被访问。
MVCC如何解决不可重复读与幻读
💡 解决不可重复读:事务期间每次读都重新生成一个 `ReadView`。 解决幻读:事务期间多个读共享一个 `ReadView`。