MySql教程

MySQL锁--05---MVCC-多版本并发控制

本文主要是介绍MySQL锁--05---MVCC-多版本并发控制,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档

文章目录

  • MVCC
    • 概念:
        • MVCC,全称Multi-Version Concurrency Control,即==多版本并发控制==
    • 快照读 和 当前读
      • 1. 快照读:-mvcc
        • 快照读可能读到的并不一定是数据的最新版本,而有可能是之前的==历史版本==
        • 普通的 select… 查询都是快照读
        • mvcc --- 基于版本的控制协议
      • 2. 当前读: -next-key lock
        • ==读取的数据的最新版本==,并且在读的时候不允许其它事物修改当前记录
        • 临键锁(Next-Key Locks),也就是结合gap锁与行锁,
      • 实现:
    • 当前读、快照读、MVCC关系
        • MVCC多版本并发控制指的是维持一个数据的多个版本,使得读写操作没有冲突.
    • MVCC解决的问题
  • MVCC实现原理
    • 1. 隐藏字段
      • ==DB_TRX_ID (事务id)==
      • ==DB_ROLL_PTR (回滚指针)==
      • DB_ROW_JD(隐藏的主键)
    • 2. **undo log**
        • ==undolog被称之为回滚日志==,表示在进行insert,delete,update操作的时候产生的方便回滚的日志
      • 另:eleted_id (清除标志)
      • **下面我们来看一下undolog生成的记录链**
        • 不同事务或者相同事务的对同一记录的修改,会导致该记录的==undolog生成一条记录版本线性表==,即链表
        • ==undolog的链首就是最新的旧记录,链尾就是最早的旧记录==。
    • 3.**Read View**
        • Read View是事务进行快照读操作的时候生产的读视图
      • 首先要知道Read View中的三个全局属性:
      • 比较规则
  • MVCC的整体处理流程
  • RC、RR级别下的InnoDB快照读有什么不同
        • 因为Read View生成时机的不同,从而造成RC、RR级别下快照读的结果的不同
    • RR级别-- 可重复读(Repeated Read)
    • RC级别-- 读提交(Read Committed)
    • 总结:
        • 在RC隔离级别下,是每个快照读都会生成并获取==最新的Read View==,
        • 而在RR隔离级别下,则是同一个事务中的==第一个快照读==才会创建Read View,之后的快照读获取的都是==同一个Read View.==


MVCC

概念:

MVCC,全称Multi-Version Concurrency Control,即多版本并发控制

  • MVCC是一种并发控制的方法,一般在数据库管理系统中,实现对数据库的并发访问,在编程语言中实现事务内存。
  • MVCC在MySQL InnoDB中的实现主要是为了提高数据库并发性能,用更好的方式去处理读写冲突,做到即使有读写冲突时,也能做到不加锁,非阻塞并发读

快照读 和 当前读

InnoDB的默认隔离级别RR(可重复读),在RR下读数据有两种方式:

1. 快照读:-mvcc

快照读可能读到的并不一定是数据的最新版本,而有可能是之前的历史版本

普通的 select… 查询都是快照读

mvcc — 基于版本的控制协议

  • 在MVCC下,事物开启执行第一个SELECT语句后会获取一个数据快照,直到事物结束读取到的数据都是一致的

2. 当前读: -next-key lock

读取的数据的最新版本,并且在读的时候不允许其它事物修改当前记录

临键锁(Next-Key Locks),也就是结合gap锁与行锁,

实现:

  1. 快照读(snapshot read)
    简单的select操作(不包括 select … lock in share mode, select … for update)

  2. 当前读(current read)
    select … lock in share mode、select … for update
    insert、update、delete

当前读、快照读、MVCC关系

MVCC多版本并发控制指的是维持一个数据的多个版本,使得读写操作没有冲突.

快照读是MySQL为实现MVCC的一个非阻塞读功能。

MVCC模块在MySQL中的具体实现是由三个组件来实现的。

  • 三个隐式字段
  • undo日志
  • read view

MVCC解决的问题

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MVCC实现原理

MVCC的实现原理主要依赖于记录中的三个隐藏字段,undolog,read view来实现的。

1. 隐藏字段

每行记录除了我们自定义的字段外,还有数据库隐式定义的字段

DB_TRX_ID (事务id)

  • 6字节,最近修改事务id,记录创建这条记录或者最后一次修改该记录的事务id

DB_ROLL_PTR (回滚指针)

  • 7字节,回滚指针,指向这条记录的上一个版本,用于配合undolog,指向上一个旧版本

DB_ROW_JD(隐藏的主键)

  • 6字节,隐藏的主键,如果数据表没有主键,那么innodb会自动生成一个6字节的row_id

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  • 在上图中,DB_ROW_ID是数据库默认为该行记录生成的唯一隐式主键,DB_TRX_ID是当前操作该记录的事务ID,DB_ROLL_PTR是一个回滚指针,用于配合undo日志,指向上一个旧版本

2. undo log

undolog被称之为回滚日志,表示在进行insert,delete,update操作的时候产生的方便回滚的日志

  • 当进行insert操作的时候,产生的undolog只在事务回滚的时候需要,并且在事务提交之后可以被立刻丢弃
  • 当进行update和delete操作的时候,产生的undolog不仅仅在事务回滚的时候需要,在快照读的时候也需要,所以不能随便删除,只有在快照读或事务回滚不涉及该日志时,对应的日志才会被purge线程统一清除

另:eleted_id (清除标志)

  • 当数据发生更新和删除操作的时候都只是设置一下老记录的deleted_bit,并不是真正的将过时的记录删除,因为为了节省磁盘空间,innodb有专门的purge线程来清除deleted_bit为true的记录,如果某个记录的deleted_id为true,并且DB_TRX_ID相对于purge线程的read view 可见,那么这条记录一定时可以被清除

下面我们来看一下undolog生成的记录链

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从上述的一系列图中,大家可以发现,

不同事务或者相同事务的对同一记录的修改,会导致该记录的undolog生成一条记录版本线性表,即链表

undolog的链首就是最新的旧记录,链尾就是最早的旧记录

3.Read View

Read View是事务进行快照读操作的时候生产的读视图

Read View是事务进行快照读操作的时候生产的读视图,在该事务执行快照读的那一刻,会生成一个数据系统当前的快照,记录并维护系统当前活跃事务的id,事务的id值是递增的。
在这里插入图片描述

  • 其实Read View的最大作用是用来做可见性判断的,也就是说当某个事务在执行快照读的时候,对该记录创建一个Read View的视图,把它当作条件去判断当前事务能够看到哪个版本的数据,有可能读取到的是最新的数据,也有可能读取的是当前行记录的undolog中某个版本的数据
  • Read View遵循的可见性算法主要是将要被修改的数据的最新记录中的DB_TRX_ID(当前事务id)取出来,与系统当前其他活跃事务的id去对比,如果DB_TRX_ID跟Read View的属性做了比较,不符合可见性,那么就通过DB_ROLL_PTR回滚指针去取出undolog中的DB_TRX_ID做比较,即遍历链表中的DB_TRX_ID,直到找到满足条件的DB_TRX_ID,这个DB_TRX_ID所在的旧记录就是当前事务能看到的最新老版本数据。

首先要知道Read View中的三个全局属性:

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  • trx_list:一个数值列表,用来维护Read View生成时刻系统正活跃的事务ID(1,2,3)
  • ​ up_limit_id:记录trx_list列表中事务ID最小的ID(1)
  • ​ low_limit_id:Read View生成时刻系统尚未分配的下一个事务ID,(4)

比较规则

  1. ​首先比较DB_TRX_ID < up_limit_id,如果小于,则当前事务能看到DB_TRX_ID所在的记录,如果大于等于进入下一个判断

  2. 接下来判断DB_TRX_ID >= low_limit_id,如果大于等于则代表DB_TRX_ID所在的记录在Read View生成后才出现的,那么对于当前事务肯定不可见,如果小于,则进入下一步判断

  3. 判断DB_TRX_ID是否在活跃事务中,如果在,则代表在Read View生成时刻,这个事务还是活跃状态,还没有commit,修改的数据,当前事务也是看不到,如果不在,则说明这个事务在Read View生成之前就已经开始commit,那么修改的结果是能够看见的。

MVCC的整体处理流程

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从上述表格中,我们可以看到,当事务2对某行数据执行了快照读,数据库为该行数据生成一个Read View视图,可以看到事务1和事务3还在活跃状态,事务4在事务2快照读的前一刻提交了更新,所以,在Read View中记录了系统当前活跃事务1,3,维护在一个列表中。同时可以看到up_limit_id的值为1,而low_limit_id为5,如下图所示:
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在上述的例子中,只有事务4修改过该行记录,并在事务2进行快照读前,就提交了事务,所以该行当前数据的
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当事务2在快照读该行记录的是,会拿着该行记录的DB_TRX_ID去跟up_limit_id,lower_limit_id和活跃事务列表进行比较,判读事务2能看到该行记录的版本是哪个。

​ 具体流程如下:先拿该行记录的事务ID(4)去跟Read View中的up_limit_id相比较,判断是否小于,通过对比发现不小于,所以不符合条件,继续判断4是否大于等于low_limit_id,通过比较发现也不大于,所以不符合条件,判断事务4是否处理trx_list列表中,发现不再次列表中,那么符合可见性条件,所以事务4修改后提交的最新结果对事务2 的快照是可见的,因此,事务2读取到的最新数据记录是事务4所提交的版本,而事务4提交的版本也是全局角度的最新版本。如下图所示:
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RC、RR级别下的InnoDB快照读有什么不同

因为Read View生成时机的不同,从而造成RC、RR级别下快照读的结果的不同

  1. 在RR级别下的某个事务的对某条记录的第一次快照读会创建一个快照即Read View,将当前系统活跃的其他事务记录起来,此后在调用快照读的时候,还是使用的是同一个Read View,所以只要当前事务在其他事务提交更新之前使用过快照读,那么之后的快照读使用的都是同一个Read View,所以对之后的修改不可见

  2. 在RR级别下,快照读生成Read View时,Read View会记录此时所有其他活动和事务的快照,这些事务的修改对于当前事务都是不可见的,而早于Read View创建的事务所做的修改均是可见

  3. 在RC级别下,事务中,每次快照读都会新生成一个快照和Read View,这就是我们在RC级别下的事务中可以看到别的事务提交的更新的原因。
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RR级别-- 可重复读(Repeated Read)

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RC级别-- 读提交(Read Committed)

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总结:

在RC隔离级别下,是每个快照读都会生成并获取最新的Read View,

而在RR隔离级别下,则是同一个事务中的第一个快照读才会创建Read View,之后的快照读获取的都是同一个Read View.

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