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本文是:MySQL事务隔离机制与实现原理详解,的深入学习,我们在了解MySQL事务隔离机制与实现原理后,了解什么是MVCC,MVCC的实现原理,最后辨析当前读和快照读与MVCC和事务隔离的关系,更加全面和深入的MySQL事务隔离机制。
MVCC,全称 Multi-Version Concurrency Control ,MVCC是多版本并发控制的全称,是指多版本的并发控制。MVCC是一种并发控制方法。通常,在数据库管理系统中,它用编程语言实现对数据库和事务存储器的并发访问。
MVCC 是一种在读取数据时无需锁定(加锁)即可提高读取效率和并发性的方法。
数据库并发有以下情况:
读-读:没有问题。
读-写:存在线程安全问题,这可能导致脏读、幻读和不可重复读。
写-写:存在线程安全问题,更新可能会丢失。
首先我们回顾:MySQL事务隔离机制与实现原理详解
这里面讲解了,事务的特性、事务的隔离级别,当时说MySQL事务实现原理有单版本控制——锁,以及多版本控制MVCC。
现在我们需要知道,在读已提交(RC,Read Committed)和可重复读(RR,Repeatable Read)隔离级别下的快照读,都是基于MVCC实现的!
MVCC最大的优点是没有读锁,读写之间没有冲突。在读多写少的OLTP(On-Line Transaction Processing,联机事务处理)应用程序中,读写之间没有冲突非常重要,这大大提高了系统的并发性。
1、MVCC多版本实现
为了让您更直观地理解MVCC的实现原理,这里通过事务更新一行记录的过程的例子,来解释MVCC中多个版本的实现。
假设 ID~……是表中字段的名称(DATA)。最后三个隐藏字段对应对应行的隐藏ID、事务编号和回滚指针,如下图所示:
隐含ID(DB_ROW_ID),6字节,当InnoDB自动生成聚集索引时,聚集索引包括这个DB_ROW_ ID的值。
事务编号(DB_TRX_ID),6字节,它标记了此行最新更新记录的事务ID。每个事务都被处理,其值自动为+1。
回滚指针(DB_ROLL_PT),7个字节,指向当前记录项的回滚段的撤消日志记录,通过该记录可以找到以前版本的数据。
具体更新过程简述如下:
首先,如果数据只是INSERT,则可以认为ID是 1,其他两个字段为空。
当 事务1 更改此行的数据值时,将执行,一、使用独占锁锁定行,记录重做日志;二、将修改前这一行的值复制到Undo日志;三、修改当前行的值,填写事务ID,并使回滚指针指向撤销日志中修改前的行。
接下来,与 事务1 相同。此时,undo 日志中有两行记录,它们由回滚指针连接。
因此,如果撤消日志没有一直被删除,那么当前记录的回滚指针将追溯到创建该行时的初始内容。InnoDB中有一个清除线程,将查询比最旧的活动事务更早的撤消日志并将其删除,从而确保撤消日志文件不会无限增长。
2、MVCC 实现原理
它的实现原理主要是依赖记录中的 3个隐式字段(DB_ROW_ID、DB_TRX_ID、DB_ROLL_PT),undo日志 , Read View 来实现的。
上面我们已经详细介绍了3个隐式字段的含义,总结一下
默认情况下,DB_ROW_ID 是数据库为这行记录生成的唯一隐式主键。DB_TRX_ID 是当前操作记录的事务ID,而 DB_ROLL_PTR 是一个回滚指针,与撤消日志一起使用以指向以前的旧版本。
有两种 undo 日志:insert undo log、update undo log,帮助MVCC的撤销的本质是update undo log 。事实上,撤消日志是回滚段中的旧记录链。(MySQL日志系统的详解:(待补充))。
3、什么是 Read View
什么是 Read View ?
Read View 是事务执行快照读取操作时生成的视图。在事务执行快照读取时,将生成数据库系统的当前快照,并记录和维护系统当前活动事务的ID(当每个事务启动时,将分配一个ID,该ID是增量的,因此最新事务的ID值更大)。
当我们使用select读取数据时,此时会有许多版本的数据,但我们不知道要读取哪个版本。
此时,我们依赖readview来限制我们可以读取的版本。只有通过readview才能知道我们可以阅读哪个版本。
3.1、Read View 解析
Read View主要用于进行可见性判断,也就是说,当我们为事务执行快照读时,我们会为记录创建一个读取视图 Read View。以判断当前事务可以看到哪个版本的数据。它可能是当前期间的最新数据,也可能是记录 undo log 中某个版本的数据。
读取视图遵循可见性算法,主要是要修改的数据的最新记录中的 DB_TRX_ID (即当前事务ID),并与系统中其他活动事务的ID(由读取视图 Read View 维护)进行比较。
如果 DB_TRX_ID 跟 Read View 属性不符合可见性,通过 DB_ROLL_PTR 回滚指针在撤消日志Undo Log中的 DB_TRX_ID 比较中检索数据库(遍历链表的 DB_TRX_ID)。
遍历链接列表的DB _ TRX_ ID(从链的开始到链的结束,即从最近的修改),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。
3.2、Read View 含义
在一个 Read View 快照中主要包括以下这些字段:
m_ids,表示生成 Read View 时当前系统中活动读/写事务的事务ID列表
min_trx_id,表示生成 Read View 时当前系统中活动读/写事务中最小的事务ID,即 m_ids 最小值
max_trx_id,表示生成 Read View 时应分配给系统中下一个事务的ID值
creator_trx_id,表示生成 Read View 的事务的事务ID
3.3、Read View 如何判断版本链可用
trx_id == creator_trx_id,可以访问这个版本;
trx_id < min_trx_id,可以访问这个版本;trx_id > max_trx_id,不可以访问这个版本;
min_trx_id <= trx_id <= max_trx_id,如果 trx_id 在 m_ids 中不可以访问,反之可以
1、什么是当前读和快照读
1.1、当前读
select lock in share mode (共享锁), select for update; update; insert; delete (排他锁)这些操作都是一种当前读。
它读取最新版本的记录,读取时,它还确保其他并发事务无法修改当前记录,并锁定读取的记录。
1.2、快照读
不加锁的 select 操作就是快照读,即无锁的非阻塞读取;
快照读的前提是隔离级别不是串行级别,在串行级别下读取的快照将退化为当前读取,发生快照读的原因是基于提高并发性能的考虑。
快照读的实现基于多版本并发控制,即MVCC。MVCC可以被认为是行锁的变体,但在许多情况下,它避免了锁操作并减少了开销;由于它基于多个版本,也就是说,读取的快照可能不是数据的最新版本,而是以前的历史版本
MVCC的设计目的是在不锁定读写冲突,这种读取指的是快照读取,而不是当前读取。
当前的读取实际上是一个锁操作,这是悲观锁的实现
2、快照读、当前读与MVCC辨析
MVCC多版本并发控制的概念是“维护一个数据的多个版本,以便读写操作之间没有冲突”。
因为MVCC只是一个抽象的概念,为了实现这样的概念,MySQL需要提供特定的功能来实现它。“快照读取是MySQL MVCC理想模型的非阻塞读取功能之一”。
相对而言,当前读是悲观锁的具体功能实现,快照阅读本身也是一个抽象概念。
3、MVCC 只在 RC 和 RR 隔离级别下工作
一、 在RC(Read Commited )的隔离级别下,每次快照读取都会生成并获得最新的 readview。
二、在RR(Repeatable Read)隔离级别,只有读取同一事务的第一个快照才能创建 readview。每个后续快照读取都使用相同的 readview,因此每个查询结果都相同。
本文是:MySQL事务隔离机制与实现原理详解,的深入学习,我们在了解MySQL事务隔离机制与实现原理后,了解什么是MVCC,MVCC的实现原理,最后辨析当前读和快照读与MVCC和事务隔离的关系,更加全面和深入的MySQL事务隔离机制。
来源地址:https://blog.csdn.net/FMC_WBL/article/details/127856807