MySQL八股-MVCC入门

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.
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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。

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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

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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:

idagenameDB_TRX_IDDB_ROLL_PTR
3030A301null

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

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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。
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B.第二步

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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
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C. 第三步

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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
在这里插入图片描述

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_idReadView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
    在这里插入图片描述

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。
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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:

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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

idagenameDB_TRX_IDDB_ROLL_PTR
3010A340x00003

trx_id 代表当前undolog版本链对应事务ID
m_ids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

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B. 再来看第二次快照读具体的读取过程:

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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
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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。
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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

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