面试官:说说MVCC的执行原理?

2023年 12月 27日 48.5k 0

MVCC(Multi-Version Concurrency Control)是一种并发控制机制,用于解决数据库并发访问中,数据一致性问题。它通过在读写操作期间保存多个数据版本,以提供并发事务间的隔离性,从而避免了传统的锁机制所带来的资源争用和阻塞问题。

所谓的一致性问题,就是在并发事务执行时,应该看到那些数据和不应该看到那些数据。

在 MVCC 机制中,每个事务的读操作都能看到事务开始之前的一致性数据快照,而不受其他并发事务的修改的影响。核心思想是通过创建多个数据版本,保持事务的一致性和隔离性。

使用 MVCC 机制解决了 RR 隔离级别中,部分幻读问题,但又没把全部幻读问题都解决。

  • MVCC 解决了 RR 隔离级别中,快照读的幻读问题。多次查询快照读时,因为 RR 级别是复用 Read View(读视图),所以没有幻读问题。
  • 但 MVCC 解决不了 RR 隔离级别中,如果遇到快照读和当前读(读取当前最新的数据)中间发生过添加操作,那么 Read View 不能复用,就出现了幻读的问题。

快照读和当前读

快照读:是指在一个事务中,读取的数据版本是在事务开始时已经存在的数据版本,而不是最新的数据版本。这种读取方式提供了事务在执行期间看到的数据视图的一致性,select 查询就是快照读。当前读:是指在事务中读取最新的数据版本,以下几种操作都是快照读:

  • select ... for update;
  • select ... lock in share mode;
  • insert ...
  • update ...
  • delete ...

MVCC 实现原理

MVCC 主要是依靠以下两部分实现的:

  • Undo Log 链
  • Read View(读视图或者叫一致性视图)
  • Undo Log 链

    我们知道 Undo Log 主要是用于数据库中事务回滚的,但在 MVCC 机制中也发挥着重要的作用,那什么是 Undo Log 链呢?

    Undo Log 链是指在每个数据对象上维护的 Undo Log 记录链表。每张表都会有与之相对应的 Undo Log 链,用于记录修改前的数据信息(以方便数据进行回滚)。

    图片图片

    Read View

    Read View(读视图)用于管理事务之间数据可见性的一种机制。Read View 在特定时刻为事务创建的一个快照,该快照包含了在该时刻所有未提交事务的事务标识符,以及其他一些辅助信息。

    在 Read View 中包含了以下 4 个主要的字段:

  • m_ids:当前活跃的事务编号集合。
  • min_trx_id:最小活跃事务编号。
  • max_trx_id:预分配事务编号,当前最大事务编号+1。
  • creator_trx_id:ReadView 创建者的事务编号。
  • RC 级别中,每次快照读都会生成一个全新的 Read View,而 RR 级别中同一个事务会复用一个 Read View。

    有了 Read View 和 Undo Log 链之后,并发事务在查询时就知道要读取那些数据了。

    判断方法

    判断方法是根据 Read View 中的 4 个重要字段,先去 Undo Log 中最新的数据行进行比对,如果满足下面 Read View 的判断条件,则返回当前行的数据,如果不满足则继续查找 Undo Log 的下一行数据,直到找到满足的条件的数据为止,如果查询完没有满足条件的数据,则返回 NULL。

    判断规则

  • trx_id==creator_trx_id:先将 Undo Log 最新数据行中的 trx_id 和 ReadView 中的 creator_trx_id 进行对比,如果他们两个值相同,则说明是在同一个事务中执行,那么直接返回当前 Undo Log 的数据行即可,如果不相等,则继续下面流程。
  • trx_idmax_trx_id:如果 trx_id 如果大于等于 max_trx_id,则说明该行数据比当前操作执行的晚,当前行数据不可见,继续执行后续流程。
  • min_trx_id
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