說說MySQL中MVCC機制的原理
目錄
- 一、概述:
- 二、什么是Undo log
- 三、行的隱藏列
- 四、Undo log版本鏈
- 五、關于ReadView
- ReadView包含以下幾個重要的參數:
一、概述:
了解了MySql的底層架構后,我們今天要深入了解下什么是MVCC。
MVCC,全稱Multi-Version Concurrency Control,即多版本并發控制。MVCC是一種多并發控制的方法,一般在數據庫管理系統中,實現對數據庫的并發訪問,在編程語言中實現事務內存。
我們知道,MySql在5.5后由MyISAM存儲引擎改成了InnoDB存儲引擎,主要是因為InnoDB是支持事務的,那么當多線程同時執行的時候,可能會出現并發問題。這個時候可能會出現一個能夠控制并發的方法,MVCC就起到了這個作用。
MVCC主要靠undo log版本鏈與ReadView來實現。
二、什么是Undo log
- Undo log主要用于事務回滾時恢復原來的數據。
- mysql在執行sql時,會將一天邏輯相反的日志保存到undo log中。因此,undo log中記錄的也是邏輯日志。
- 但mysql執行Insert語句時,會在undo log日志中記錄本次插入的主鍵id。等事務回滾時,delete刪除此id。
- 當MySQL執行update語句時,會在undo log中保存修改前的數據。等事務回滾時,再執行一次update,得到原來的數據。
- 當MySQL執行delete語句時,會在undo log中保存刪除前的數據。等事務回滾時,再執行insert,插入原來的數據。
- 數據庫中的四大特性–原子性,即事務是不可分割的,要么全部成功,要不全部失敗,其底層就靠undo log來實現。在執行某一條語句失敗時,就會對之前事務的語句進行回滾。
三、行的隱藏列
- 在數據庫的每行上,除了存放真實的數據以外,還存在3個隱藏的列:row_id、trx_id和roll_pointer
- row_id,行號:
如果當前表有整數類型的主鍵,那么row_id的值就是主鍵的值
如果沒有整數類型的主鍵,則MySQL會按照字段的順序選擇一個非空的整數類型的唯一索引為row_id
如果都沒有找到,則會創建一個自動增長的整數作為row_id
- trx_id,事務號:
當一個事務開始執行前,MySQL就會為這個事務分配一個全局自增的事務id。
之后該事務對當前進行的增、改、刪除等操作時,都會將自己的事務ID記錄到trx_id中。
- roll_pointer,回滾指針:
事務對當前數據改動時,會將舊的數據記錄到undo log中,在將數據寫入當前行,且當前的roll_pointer指向剛才那個undo log,因此可通過roll_pointer來找到改行前一個版本。
當一直有事務對該行改動時,就會一直生成undo log,最終將會形成undo log版本鏈。
四、Undo log版本鏈
一開始,我們使用以下語句創建一個stduent表
CREATE TABLE `student` ( `id` INT ( 11 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `name` VARCHAR ( 255 ) NOT NULL, `age` INT ( 11 ) NOT NULL, PRIMARY KEY ( `id` ) USING BTREE ) ENGINE = INNODB;
現在開啟第一個事務,事務id為1,執行以下插入語句。
INSERT INTO student VALUES ( 1, "a", 24 );
那么當前的示意圖如下:
因為該數據是新插入的,因此它的roll_pointer指向的undo log為空。
接著開啟第2個事務,分配的事務id是2,執行以下修改命令。
UPDATE student SET NAME = "b" WHERE id = 1;
現在的示意圖變為:
當開啟第3個事務,分配到事務id是3,執行以下修改命令。
UPDATE student SET age = 25 WHERE id = 1;
示意圖變為:
每個事務對該行進行改動時,都會生成一個undo log,用于保存之前的版本,之后再將新版本的roll_pointer指向剛才生成的undo log。
因此,roll_pointer可以將這些不同版本的undo log串聯起來,形成undo log的版本鏈。
五、關于ReadView
首先需要理解一下快照讀與當前讀
快照讀:簡單的select查詢,即不包括 select … lock in share mode, select … for update,可能會讀到數據的歷史版本。
當前讀:以下語句都是當前讀,總是讀取最新版本,會對讀取的最新版本加鎖。
select ... lock in share modeselect ... for updateinsertupdatedelete
在事務執行每一個快照讀或事務初次執行快照讀時,會生成一致性視圖,即ReadView。
ReadView的作用是,判斷undo log版本鏈中的哪些數據對當前事務可見。
ReadView包含以下幾個重要的參數:
- m_ids
- 在創建ReadView的那一刻,mysql中所有未提交的事務id集合。
- min_trx_id
- m_ids中的最小值
- max_trx_id
- mysql即將為下一個事務分配的事務id,并不是m_ids中的最大值。
- creator_trx_id
- 即創建此ReadView的事務id
簡要的示意圖如下:
那么事務在執行快照讀時,可以通過以下的規則來確定undo log版本鏈上的哪個版本數據可見。
- 如果當前undo log的版本的trx_id<min_trx_id,說明該版本對應的事務在生成ReadView之前就已經提交了,因此是可見的。
- 如果當前undo log的版本的trx_id≥max_trx_id,說明該版本對應的事務在生成ReadView之后才開始的,因此是不可見的。
- 如果當前undo log的版本的trx_id∈[min_trx_id,max_trx_id),如果在這個范圍里,還要判斷trx_id是否在m_ids中:
在m_ids中,說明版本對應的事務未提交,因此是不可見的。 不在m_ids中,說明版本對應的事務已經提交,因此是可見的。
- 如果當前undo log的版本的trx_id=creator_trxt_id,說明事務正在訪問自己修改的數據,因此是可見的。
- 當undo log版本鏈表的頭結點數據被判定為不可見時,則利用roll_pointer找到上一個版本,再進行判斷。如果整個鏈表中都沒有找到可見的數據,則代表當前的查詢找不到數據。
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