Mysql MVCC机制原理详解


Posted in MySQL onApril 20, 2021

什么是MVCC

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。

我们知道,一般情况下我们使用mysql数据库的时候使用的是Innodb存储引擎,Innodb存储引擎是支持事务的,那么当多线程同时执行事务的时候,可能会出现并发问题。这个时候需要一个能够控制并发的方法,MVCC就起到了这个作用。

Mysql的锁和事务隔离级别

在理解MVCC机制的原理之前,需要先理解Mysql的锁机制和事务的隔离级别,抛开MyISAM存储引擎不谈,就Innodb存储引擎来说,分别有行锁和表锁两种锁,表锁就是一次操作锁住整张表,这样锁的粒度最大,但是性能也最低,不会出现死锁。行锁就是一次操作锁住一行,这样锁的粒度小,并发度高,但是会出现死锁。

Innodb的行锁又分为共享锁(读锁)和排它锁(写锁),当一个事务对某一行加了读锁时,允许其他事务对这一行进行读操作,但是不允许进行写操作,也不允许其他事务对这一行执行加写锁,但是可以加读锁。

当一个事务对某一行加了写锁时,不允许其他事务对这一行进行写操作,但是可以读,同时不允许其他事务对这一行加读写锁。

下面来看一下Mysql的事务隔离级别,分为以下四种:

  1. 读未提交:一个事务可以读到其他事务还没有提交的数据,会出现脏读。举个例子,有一张工资表,事务A先开启,然后执行查询id为1的员工的工资,假设此时的工资为1000,此时,事务B也开启,执行了更新操作,将id为1的员工工资减少了100,但是并未提交事务。此时再执行事务A的查询操作,可以读到事务B已经更新的数据,如果此时事务B发生回滚,事务A读到的就是“脏”数据。当事务A执行更新操作的话还可能产生幻读的情况。
  2. 读已提交:一个事务只能读到另一个已经提交的事务修改过的数据,并且其他事务每对该数据进行一次修改并提交后,该事务都能查询得到最新值。还是同样的例子,这次的事务隔离级别为读已提交的情况下,事务B不提交事务的情况下,事务A无法读到事务B更新后的数据,也就避免了脏数据产生。但是,当事务B提交之后,事务A再执行相同的数据,会发现数据变了,这就是所谓的不可重复读,意思就是同一个事务中多次执行相同的查询得到的结果不一致,同时,幻读的情况还是存在。
  3. 可重复读:一个事务第一次读过某条记录后,即使其他事务修改了该记录的值并且提交,该事务之后再读该条记录时,读到的仍是第一次读到的值,而不是每次都读到不同的数据,这就是可重复读,这种隔离级别解决了不可重复,但是还是会出现幻读。
  4. 串行化:这种隔离级别因为对同一条记录的操作都是串行的,所以不会出现脏读、幻读等现象,但是这也就不是并发事务了。

Mysql的undo log

MVCC底层依赖Mysql的undo log,undo log记录了数据库的操作,因为undo log是逻辑日志,可以理解为delete一条记录的时候,undo log会记录一条对应的insert记录,update一条记录的时候,undo log会记录一条相反的update记录,当事务失败需要回滚操作时,就可以通过读取undo log中相应的内容进行回滚,MVCC就利用到了undo log。

MVCC的实现原理

MVCC的实现,利用到了数据库的隐式字段,undo log和ReadView。首先来看隐式字段,其实mysql在表中的每行记录的后面,都隐式的记录了DB_TRX_ID(最近修改(修改/插入)事务ID),DB_ROLL_PTR(回滚指针,指向这条记录的上一个版本),DB_ROW_ID(自增ID,如果数据表没有主键,则默认以此ID简历聚簇索引)这几个隐藏的字段。

undo log分为两种,分别为insert undo log,在insert新记录时产生的undo log, 只在事务回滚时需要,并且在事务提交后可以被立即丢弃,还有update undo log,事务在进行update或delete时产生的undo log; 不仅在事务回滚时需要,在快照读时也需要;所以不能随便删除,只有在快速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。MVCC利用到的是update undo log。

实际上undo log记录的是一个版本链,假设数据库中有一条记录如下:

Mysql MVCC机制原理详解

现在有一个事务A修改了这条记录,把name改为tom,这个时候的操作流程为:

  • 事务A首先对该行记录加上行锁
  • 然后将该行记录拷贝到undo log中,作为一个旧的版本
  • 拷贝完之后将该行name修改为tom,然后将该行的DB_TRX_ID的值改为事务A的id,此时假设事务A的id为1,将该行的DB_POLL_PTR指向拷贝到undo log的那条记录
  • 事务提交后,释放锁

此时的情况如下:

Mysql MVCC机制原理详解

此时又有一个事务B来修改这条记录,把age改为28,这时候的操作流程为:

  • 事务B对改行记录加上行锁
  • 将该行记录拷贝到undo log中,作为一个旧的版本,此时发现undo log已经有记录了,那么新的一条undo log作为链表的表头插入到该行记录的undo log的最前面
  • 拷贝完后将该行的age改为28,然后将该行的DB_TRX_ID的值改为事务B的id,此时假设事务B的id为2,将该行的DB_POLL_PTR指向拷贝到undo log的那条记录
  • 事务提交后释放锁

此时的情况如下:

Mysql MVCC机制原理详解

从上面我们可以看到,不同的事务或者相同的事务对同一行记录进行的修改,会使得该行记录的undo log形成一个版本链,undo log的链首就是最近一次的旧记录,而链尾就是最早一次的旧记录。

现在我们来假设一种情况,先假设事务A和事务B都没有提交,这时候有一个事务C,修改了name为tom的记录,把age改成了30,然后把事务提交,事务C的id为3,同样的,会插入一条记录到undo log中,此时的undo log版本链链首记录的DB_TRX_ID为3。

现在有一个事务D,查询name为tom的记录,此时将会启用快照读,快照是事务开始由查询操作触发的一个数据快照,不加锁的读在可重复读隔离级别下默认就是快照读,相对于快照读还有一个叫做当前读,更新操作都是当前读。在快照读时会产生一个读视图(Read view),在该事务执行快照读的那一刻,会生成数据库当前的一个快照,记录并且维护当前活跃的事务的ID,因为事务的ID都是自增的,所以越新的事务ID越大。读视图遵循可见性算法,而是否可见则需要做一些判断,读视图中除了记录当前活跃的事务ID以外,还记录了当前创建的最大事务ID,快照读时需要和Read view做比较来获得可见性结果。

Read view主要是把当前事务的ID,和系统中的活跃事务的ID作比较,比较的规则如下:

首先,Read view中会有一个Read view生成时刻系统中活跃的事务ID的数组,暂称为id_list

然后Read view中会记录一个id_list中最小的事务ID,暂称为low_id

最后Read view中还会记录一个Read view生成时刻系统中尚未分配的事务ID,也就是当前最大的事务ID+1,暂称为high_id

  • 当前事务ID如果小于low_id,则当前事务可见
  • 当前事务ID如果大于high_id,则当前事务不可见
  • 当前事务大于low_id小于high_id,再判断是否在id_list中,如果在,说明活跃的事务还没提交,当前事务不可见,但是对于活跃的事务本身可见,如果不在id_list中,则当前事务可见

如果可见性结果为不可见的话,需要通过DB_ROLL_PTR到undo log中取出该记录的DB_TRX_ID进行比较,通过遍历版本链,直到找到满足特定条件的DB_TRX_ID, 那么这个DB_TRX_ID所在的旧记录就是当前事务能看见的最新老版本。

以上就是Mysql MVCC机制原理详解的详细内容,更多关于Mysql MVCC机制原理的资料请关注三水点靠木其它相关文章!

MySQL 相关文章推荐
MySQL获取所有分类的前N条记录
May 07 MySQL
mysql对于模糊查询like的一些汇总
May 09 MySQL
MySQL 自定义变量的概念及特点
May 13 MySQL
修改MySQL的默认密码的四种小方法
May 26 MySQL
详解MySQL集群搭建
May 26 MySQL
MySQL 四种连接和多表查询详解
Jul 16 MySQL
SQL实现LeetCode(176.第二高薪水)
Aug 04 MySQL
MySQL数据库必备之条件查询语句
Oct 15 MySQL
MySQL对数据表已有表进行分区表的实现
Nov 01 MySQL
以MySQL5.7为例了解一下执行计划
Apr 13 MySQL
MySQL 数据库范式化设计理论
Apr 22 MySQL
mysql 体系结构和存储引擎介绍
May 06 MySQL
详解MySQL 用户权限管理
mysql死锁和分库分表问题详解
Apr 16 #MySQL
MySQL命令行操作时的编码问题详解
Idea连接MySQL数据库出现中文乱码的问题
Apr 14 #MySQL
mysql的MVCC多版本并发控制的实现
mysql查询的控制语句图文详解
详解MySQL InnoDB存储引擎的内存管理
You might like
php fckeditor 调用的函数
2009/06/21 PHP
PHP集成百度Ueditor 1.4.3
2014/11/23 PHP
PHP getallheaders无法获取自定义头(headers)的问题
2016/03/23 PHP
iframe异步加载实现点击左边菜单加载右边内容实例讲解
2013/03/04 Javascript
jquery实现隐藏与显示动画效果/输入框字符动态递减/导航按钮切换
2013/07/01 Javascript
javascript history对象(历史记录)使用方法(实现浏览器前进后退)
2014/01/07 Javascript
javascript获取元素偏移量的方法有哪些
2014/06/24 Javascript
基于JavaScript实现高德地图和百度地图提取行政区边界经纬度坐标
2016/01/22 Javascript
Web Uploader文件上传插件使用详解
2016/05/10 Javascript
node.js文件上传处理示例
2016/10/27 Javascript
Angular客户端请求Rest服务跨域问题的解决方法
2017/09/19 Javascript
NodeJS简单实现WebSocket功能示例
2018/02/10 NodeJs
layui的table中显示图片方法
2018/08/17 Javascript
webpack4 升级迁移的实现
2018/09/12 Javascript
浅谈Vue.js组件(二)
2019/04/09 Javascript
JS拖动选择table里的单元格完整实例【基于jQuery】
2019/05/28 jQuery
[01:00]选手抵达华西村 整装待发备战2016国际邀请赛中国区预选赛
2016/06/25 DOTA
[42:35]2018DOTA2亚洲邀请赛3月30日 小组赛A组 VG VS OpTic
2018/03/31 DOTA
python插入排序算法实例分析
2015/07/03 Python
Python编程判断一个正整数是否为素数的方法
2017/04/14 Python
python通过socket实现多个连接并实现ssh功能详解
2017/11/08 Python
Python爬虫通过替换http request header来欺骗浏览器实现登录功能
2018/01/07 Python
python最长回文串算法
2018/06/04 Python
Python爬取qq空间说说的实例代码
2018/08/17 Python
Python在终端通过pip安装好包以后在Pycharm中依然无法使用的问题(三种解决方案)
2020/03/10 Python
基于Python实现全自动下载抖音视频
2020/11/06 Python
python学习之使用Matplotlib画实时的动态折线图的示例代码
2021/02/25 Python
Avène雅漾美国官方网站:敏感肌肤护理专家
2016/10/24 全球购物
英国性能汽车零件和发动机配件在线:Maxpeedingrods
2019/11/05 全球购物
编程实现去掉XML的重复结点
2014/05/28 面试题
连锁经营管理专业大学生求职信
2013/10/30 职场文书
会计系中文个人求职信
2013/12/24 职场文书
同学会主持词
2014/03/18 职场文书
篮球友谊赛通讯稿
2014/10/10 职场文书
2015年高三教学工作总结
2015/07/21 职场文书
Window server 2012 R2 AD域的组策略相关设置
2022/04/28 Servers