MVCC-多版本并发控制

MVCC(多版本并发控制)简介

在数据库系统中,并发控制是一个非常重要的话题。为了提高系统的并发性能和吞吐量,现代数据库系统通常使用多种技术来实现对数据的安全访问,其中一种重要的技术就是多版本并发控制(MVCC)。

MVCC的实现原理

在理解MVCC之前,我们需要先了解一些基础概念:

  • 读锁(S锁): 它允许一个事务读取数据但不能修改数据,其他事务可以同时读取这些数据,但不能修改,直到第一个事务释放了读锁。
  • 写锁(X锁): 它允许一个事务读取并修改数据,其他事务不能对这些数据进行任何操作,直到该事务释放了写锁。
  • 表锁: 它是对整个数据表的操作,当一个事务对表加上读锁或写锁时,其他事务不能对该表进行任何操作。
  • 行级锁: 它只锁定数据表中的一行,是MVCC技术中常用的锁定方式。

MVCC的核心思想是为每一行数据维护多个版本,每个版本都有一个创建时间和删除时间。通过这种方式,它能够实现非阻塞读,从而提高数据库的并发性能。

MVCC的工作过程

以InnoDB为例,MVCC通过在每行记录后面保存两个隐藏列来实现:一个是行的创建版本号,另一个是行的删除版本号。每当开始一个新的事务,系统版本号都会自动递增。事务开始时刻的系统版本号会作为事务的版本号,用来和查询到的每行记录的版本号进行比较。

在REPEATABLE READ隔离级别下,MVCC的具体操作如下:

  1. SELECT: InnoDB会根据以下两个条件检查每行记录:

    • 只查找版本早于当前事务版本的数据行;
    • 行的删除版本要么未定义,要么大于当前事务版本号。
  2. INSERT: InnoDB为插入的每一行保存当前系统版本号作为行版本号。

  3. DELETE: InnoDB为删除的每一行保存当前系统版本号作为行删除标识。

  4. UPDATE: InnoDB为插入一行新纪录,保存当前系统版本号作为行版本号,同时,保存当前系统版本号到原来的行作为行删除标识。

MVCC的优缺点

MVCC的主要优点是它能在大多数情况下代替行锁,实现了对读的非阻塞,即读不加锁,读写不冲突。然而,它也有一些缺点,比如需要为每行记录提供额外的存储空间,以及需要进行更多的行维护和检查工作。

需要注意的是,MVCC主要适用于MySQL隔离级别中的读已提交(Read committed)和可重复读(Repeatable Read),而不适用于读未提交(Read uncommitted)和串行化(Serializable)。

总结来说,MVCC是一种有效的并发控制机制,它在保证数据一致性的同时,也大大提高了数据库的并发性能。

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