MySQL多版本并发控制mvcc原理浅析

文章目录

        • 1.mvcc简介
          • 1.1mvcc定义
          • 1.2mvcc解决的问题
          • 1.3当前读与快照读
        • 2.mvcc原理
          • 2.1隐藏字段
          • 2.2版本链
          • 2.3ReadView
          • 2.4读视图生成原则
        • 3.rc和rr隔离级别下mvcc的不同

1.mvcc简介
1.1mvcc定义

mvcc(Multi Version Concurrency Control),多版本并发控制,是一种数据库的并发控制机制。它用于管理事务并发执行时对数据的访问和修改,保证在多个事务同时对数据库进行读写操作,不会出现数据不一致或丢失的情况

1.2mvcc解决的问题

当多个事务同时访问数据库中的相同数据时,可能会有几种情况:

  • 读:多个事务都是读操作,不会产生并发问题
  • 读+写:事务有读有写,那么会产生脏读、不可重复读、幻读的问题
  • 写:多个事务同时写,可能会产生数据丢失、覆盖等问题

针对以上问题,在读+写的情况下,通常需要加锁来解决问题,mysql的innodb实现了mvcc来更好的处理读写冲突,做到不用加锁,实现非阻塞并发读

在都是写操作的情况下,只能通过加锁的方式解决。

1.3当前读与快照读

当前读:读取的是最新版本的数据,保证读取时不会有其他事务修改数据,需要对记录加锁

加共享锁,读不受影响,写会被阻塞

select ... lock in share mode;

加排他锁,读和写都被阻塞(快照读不受影响)

select ... for update;

更新、插入、删除操作以及串行化隔离级别都是当前读

快照读:每一次修改数据,都会在undolog中存有原始记录(快照),快照读就是读取某一版本的记录。这种方式能够不加锁读数据,但是可能会读到旧的数据。一般的查询都是快照读

select * from tablename;
2.mvcc原理

mvcc主要通过行记录中的隐藏字段、undolog和readview实现的

2.1隐藏字段

mysql中,在每一行记录中除了自定义的字段,还有3个隐藏的字段(innodb引擎)

  1. row_id:如果表没有自定义主键,那么会自动生成row_id作为主键
  2. trx_id:记录修改、新增这条记录的事务id
  3. roll_pointer:回滚指针,指向当前记录的上一个版本
2.2版本链

在修改数据时,mysql会向undolog中记录数据原来的快照,用于进行回滚操作。undolog还能用来实现mvcc

如以下例子,mvcc生成版本链:

当事务1001(trx_id=1001)执行了 insert into user values(1,'竹子',23) 之后:

在这里插入图片描述

当事务1002(trx_id=1002)执行了 update user set name='竹笋' where id=1 之后:

在这里插入图片描述

当事务1003(trx_id=1003)执行了 update user set name='竹叶' where id=1 之后:

在这里插入图片描述

可以看到,不同版本的数据被指针连接起来形成了一个链表。

当我们要读取时,如何判断该读取哪个版本呢?这就与生成的读视图有关了。

2.3ReadView

读视图用于决定事务可以读到哪个版本的数据

它包含以下主要信息:

  1. trx_ids:当前mysql中所有活跃的事务id集合(没提交或回滚的事务集)
  2. low_limit_id:当前出现的最大的事务id+1,表示下一个要分配的事务id
  3. up_limit_id:当前活跃的事务id集合中,最小的事务id
  4. creator_trx_id:生成该ReadView视图的事务的id

MySQL5.7版本的源码对于这些信息的定义如下:
在这里插入图片描述

插入一个注意事项:🐭🐮🐯🐰🐉🐍🐴🐑🐒🐔🐶🐷

start transaction不代表立即生成ReadView,而是在事务中第一次快照读的时候生成ReadView,具体参考MySQL可重复读隔离级别下开启事务的一个注意事项

想要开启事务时就生成ReadView,请使用

start transaction with consistent snapshot;
2.4读视图生成原则

ReadView定义了一个可见性算法,当事务进行快照读时,依据该算法判断事务能够读取哪个快照。

源码的可见性判断逻辑如下:(下载源码可访问:官网,操作系统选择Source Code)

/** Check whether the changes by id are visible.@param[in]	id	transaction id to check against the view@param[in]	name	table name@return whether the view sees the modifications of id. */
//判断某个版本的数据是否对当前事务可见
bool changes_visible(trx_id_t		id,const table_name_t&	name) constMY_ATTRIBUTE((warn_unused_result)) {ut_ad(id > 0);//快照的id小于活跃事务id集合中的最小事务id 或者 快照的id等于创建这个视图的事务idif (id < m_up_limit_id || id == m_creator_trx_id) {return(true);}//检查快照id是否合法,如果快照的id大于等于下一要分配的事务id,则需要抛出警告信息(会出现这种情况吗?)check_trx_id_sanity(id, name);//快照的id大于等于下一要分配的事务idif (id >= m_low_limit_id) {return(false);} //当前不存在活跃的事务else if (m_ids.empty()) {return(true);}const ids_t::value_type*	p = m_ids.data();//通过二分查找判断快照id是否在活跃事务集合中,存在则快照不可见,不存在则快照可见return(!std::binary_search(p, p + m_ids.size(), id));
}
  1. 快照id等于当前事务id时(trx_id=creator_trx_id),说明该版本是当前事务修改的,该快照对当前事务可见
  2. 快照id小于活跃事务的最小id(trx_id<up_limit_id),说明该版本对应的事务已经提交了,该快照对当前事务可见
  3. 快照id大于等于下一个要分配的事务id(trx_id>=low_limit_id),则该快照对当前事务不可见
  4. 快照id小于下一个要分配的事务id并且活跃事务id数量为0(trx_id<low_limit_id && trx_ids.size==0),则该快照对当前事务可见
  5. 当以上条件都不满足,则在活跃事务id集合里查找快照id,如果不存在,则可见,否则不可见
3.rc和rr隔离级别下mvcc的不同

mvcc主要用来解决rc(读已提交)隔离级别下的脏读和rr(可重复读)隔离级别的不可重复读问题,所以mvcc只在rc和rr隔离级别下生效。

区别在于,rc级别下,每一次快照读都会生成一个最新的ReadView;RR级别下,只有事务中的第一次快照读会生成ReadView,之后的快照读会使用第一次生成的ReadView

事务能否查询到其他事物修改的数据,取决于ReadView,而rc和rr两个级别的ReadView生成方式不同,就导致了事务可见性不同。(rc级别下一个事务可以查询到其他事物在此期间修改并提交的数据,因为它的每次查询都会生成新的ReadView;rr级别下事务无法查询到其他事物在此期间修改并提交的数据,因为他的ReadView只在第一次快照读生成)

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