文章目录
- 当前读(加锁)
- 快照读(不加锁)
- MVCC
- 隐藏字段
- undo-log
- 版本链
- A. 第一步
- B.第二步
- C. 第三步
- readview
- MVCC原理分析
- RC
- A. 先来看第一次快照读具体的读取过程:
- B. 再来看第二次快照读具体的读取过程:
- RR隔离级别
当前读(加锁)
读取的是记录的最新版本,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。对于我们日常的操作,如:select … lock in share mode(共享锁),select …for update、update、insert、delete(排他锁)都是一种当前读.
在测试中我们可以看到,即使是在默认的RR隔离级别下,事务A中依然可以读取到事务B最新提交的内容,因为在查询语句后面加上了 lock in share mode 共享锁,此时是当前读操作。当然,当我们加排他锁的时候(FOR UPDATE),也是当前读操作。
快照读(不加锁)
简单的select(不加锁)就是快照读,快照读,读取的是记录数据的可见版本,有可能是历史数据,不加锁,是非阻塞读。
- Read Committed:每次select,都生成一个快照读。(每次都生成ReadView)
- Repeatable Read:开启事务后第一个select语句才是快照读的地方。(第一次select才生成ReadView)
- Serializable:快照读会退化为当前读。
在测试中,我们看到即使事务B提交了数据,事务A中也查询不到。 原因就是因为普通的select是快照读,而在当前默认的RR隔离级别下,开启事务后第一个select语句才是快照读(可能是历史记录)的地方,后面执行相同的select语句都是从快照(可能是历史记录)中获取数据,可能不是当前的最新数据,这样也就保证了可重复读。
(每次复用前面的ReadView,除非本事务自己修改,否则其他事务的修改,本事务无法知道的!)
MVCC
全称 Multi-Version Concurrency Control,多版本并发控制。指维护一个数据的多个版本,使得读写操作没有冲突,快照读为MySQL实现MVCC提供了一个非阻塞读功能。MVCC的具体实现,还需要依赖于数据库记录中的三个隐式字段、undo log日志、readView。
接下来,我们再来介绍一下InnoDB引擎的表中涉及到的隐藏字段 、undolog 以及 readview,从而来介绍一下MVCC的原理。
隐藏字段
当我们创建了上面的这张表,我们在查看表结构的时候,就可以显式的看到这三个字段。 实际上除了这三个字段以外,InnoDB还会自动的给我们添加三个隐藏字段及其含义分别是:
字段名称 | 含义 |
---|---|
DB_TRX_ID | 最近修改事务ID,记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID。 |
DB_ROLL_PTR | 回滚指针,指向这条记录的上一个版本,用于配合undo log,指向上一个版本。 |
DB_ROW_ID | 隐藏主键,如果表结构没有指定主键,将会生成该隐藏字段,用于唯一标识每一行记录。 |
而上述的前两个字段是肯定会添加的, 是否添加最后一个字段DB_ROW_ID,得看当前表有没有主键,
如果有主键,则不会添加该隐藏字段
undo-log
回滚日志,在insert、update、delete的时候产生的便于数据回滚的日志。当insert的时候,产生的undo log日志只在回滚时需要,在事务提交后,可被立即删除。而update、delete的时候,产生的undo log日志不仅在回滚时需要,在快照读时也需要,不会立即被删除。
版本链
有一张表原始数据为:有一张表原始数据为:
id | age | name | DB_TRX_ID | DB_ROLL_PTR |
---|---|---|---|---|
30 | 30 | A30 | 1 | null |
DB_TRX_ID : 代表最近修改事务ID,记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID,是自增的。
DB_ROLL_PTR : 由于这条数据是才插入的,没有被更新过,所以该字段值为null。
然后,有四个并发事务同时在访问这张表。
A. 第一步
当事务2执行第一条修改语句时,会记录undo log日志,记录数据变更之前的样子; 然后更新记录,并且记录本次操作的事务ID,回滚指针,回滚指针用来指定如果发生回滚,回滚到哪一个版本。
B.第二步
当事务3执行第一条修改语句时,也会记录undo log日志,记录数据变更之前的样子; 然后更新记录,并且记录本次操作的事务ID,回滚指针,回滚指针用来指定如果发生回滚,回滚到哪一个版本
C. 第三步
当事务4执行第一条修改语句时,也会记录undo log日志,记录数据变更之前的样子; 然后更新记录,并且记录本次操作的事务ID,回滚指针,回滚指针用来指定如果发生回滚,回滚到哪一个版本
最终我们发现,不同事务或相同事务对同一条记录进行修改,会导致该记录的undolog生成一条记录版本链表,链表的头部是最新的旧记录,链表尾部是最早的旧记录。
readview
ReadView(读视图)是 快照读 SQL执行时MVCC提取数据的依据,记录并维护系统当前活跃的事务(未提交的)id(注意:是维护未提交事务id,m_ids)
ReadView中包含了四个核心字段:
字段名称 | 含义 |
---|---|
m_ids | 当前活跃的事务ID集合。 |
min_trx_id | 最小活跃事务ID。 |
max_trx_id | 预分配事务ID,当前最大事务ID+1(因为事务ID是自增的)。 |
creator_trx_id | ReadView创建者的事务ID。 |
而在readview中就规定了版本链数据的访问规则:
trx_id 代表当前undolog版本链对应事务ID
条件 | 是否可以访问 | 说明 |
---|---|---|
trx_id == creator_trx_id | 可以访问该版本 | 成立,说明数据是当前这个事务更改的。 |
trx_id < min_trx_id | 可以访问该版本 | 成立,说明数据已经提交了。 |
trx_id > max_trx_id | 不可以访问该版本 | 成立,说明该事务是在ReadView生成后才开启。(这里应该是异常情况,想了很久,始终想不通什么情况会导致这种情况) |
min_trx_id <= trx_id <= max_trx_id | 如果trx_id 不在m_ids 中,是可以访问该版本 | 成立,说明数据已经提交。因为m_ids是未提交的事务,如果未提交则不能访问,提交了则可以访问 |
不同的隔离级别,生成ReadView的时机不同:
- READ COMMITTED(RC,读已提交) :在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。
- REPEATABLE READ(RR,可重复读):仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView,后续复用该ReadView
MVCC原理分析
RC
RC隔离级别下,在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。
我们就来分析事务5中,两次快照读读取数据,是如何获取数据的?
在事务5中,查询了两次id为30的记录,由于隔离级别为Read Committed,所以每一次进行快照读都会生成一个ReadView,那么两次生成的ReadView如下。
那么这两次快照读在获取数据时,就需要根据所生成的ReadView以及ReadView的版本链访问规则,到undolog版本链中匹配数据,最终决定此次快照读返回的数据
A. 先来看第一次快照读具体的读取过程:
在进行匹配时,会从undo log的版本链,从上到下进行挨个匹配:(拿记录+undo log里面每个版本的数挨行往ReadView里面去套公式,就是记录+0x00003+0x00002+0x00001)
先匹配
id | age | name | DB_TRX_ID | DB_ROLL_PTR |
---|---|---|---|---|
30 | 10 | A3 | 4 | 0x00003 |
trx_id 代表当前undolog版本链对应事务ID
m_ids是未提交的事务id的集合
这条记录,这条记录对应的trx_id为4,也就是将4带入右侧的匹配规则中。 ①不满足 ②不满足 ③不满足 ④也不满足 ,
都不满足,则继续匹配undo log版本链的下一条
B. 再来看第二次快照读具体的读取过程:
RR隔离级别
RR隔离级别下,仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView,后续复用该ReadView。 因此,一个事务中,执行两次相同的select语句,查询到的结果是一样的
那MySQL是如何做到可重复读的呢? 我们简单分析一下就知道了
所以呢,MVCC的实现原理就是通过 InnoDB表的隐藏字段、UndoLog 版本链、ReadView来实现的。
而MVCC + 锁,则实现了事务的隔离性。 而一致性则是由redolog 与 undolog保证。
m_ids是未提交的事务
creator trx id是当前Select语句读取产生的事务id,生成ReadView
当前事务id是DB trx id