多版本并发控制技术(Multiversion Concurrency Control,MVCC)
技术是为了解决问题而生的,通过 MVCC 我们可以解决以下几个问题:
MVCC 是通过数据行的历史版本来实现数据库的并发控制。
简单来说 MVCC 的思想就是保存数据的历史版本。这样一个事务进行查询操作时,就可以通过比较版本号来判断哪个较新的版本对当前事务可见。
MVCC 没有正式的标准,所以在不同的 DBMS 中,MVCC 的实现方式可能是不同的。
InnoDB 对 MVCC 的实现主要是通过 版本链 + ReadView 结构完成。
先介绍聚簇索引记录的隐藏列,再介绍 Undo Log 版本链
对于使用 InnoDB 存储引擎的表来说,它的聚簇索引记录中都包含 3 个隐藏列
事务ID
事务执行过程中,只有在第一次真正修改记录时(比如进行 insert、delete、update 操作),才会被分配一个唯一的、单调递增的事务 ID,如果没有修改记录操作,按照一定的策略分配一个比较大的事务 ID,减少分配事务 ID 的锁竞争。每当事务向数据库写入新内容时, 所写的数据都会被标记操作所属的事务的事务ID。
在 InnoDB 存储引擎中,版本链由数据行的 Undo Log 组成。
每次对数据行进行修改,都会将旧值记录到 Undo Log,算是该数据行的一个旧版本。
Undo Log 有两个重要的属性:db_roll_ptr、db_trx_id
Undo Log 也有一个 db_roll_ptr 属性(insert 操作对应的 Undo Log 没有 db_roll_ptr 属性,因为 insert 操作对应的数据行没有更早的版本),Undo Log 的 db_roll_ptr 属性指向上一次操作的 Undo Log,所有的版本被 db_roll_ptr 属性连接形成一个链表。该链表即版本链,版本链的头节点就是数据行的最新值。
Undo Log 还包含生成该版本时,对应的事务 ID,用于判断当前版本的数据对事务的可见性。
版本链如下图所示。这样如果我们想要查找历史快照,就可以通过遍历回滚指针的方式进行查找。
ReadView 用来判断版本链中的哪个较新的版本对当前事务是可见的。
ReadView 中主要包含 4 个比较重要的属性:
有了这个 ReadView,这样在访问某条记录时,就可以用 ReadView 来判断版本链中的哪个较新的版本对当前事务是可见的。
如果被访问版本的 transaction_id 属性值与 ReadView 中的 creator_trx_id 值相同,表明当前事务在访问它自己修改过的记录,所以该版本可以被当前事务访问。
如果被访问版本的 transaction_id 属性值 小于 ReadView 中的 min_trx_id 值,表明生成该版本的事务在当前事务生成 ReadView 前已经提交了,所以该版本可以被当前事务访问。
如果被访问版本的 transaction_id 属性值 大于 ReadView 中的 max_trx_id 值,表明生成该版本的事务在当前事务生成 ReadView 后才开启,所以该版本不可以被当前事务访问。
如果被访问版本的 transaction_id 属性值在 ReadView 的 min_trx_id 和 max_trx_id 之间,那就需要判断一下 transaction_id 属性值是不是在 m_ids 列表中:
如果某个版本的数据对当前事务不可见的话,那就顺着版本链找到下一个版本的数据,继续按照上边的步骤判断
可见性,依此类推,直到版本链中的最后一个版本。如果最后一个版本也不可见的话,那么就意味着该条记录对当前事务完全不可见,查询结果就不包含该记录。
MVCC 可以防止脏读,也可以防止不可重复读。
防止脏读 和 防止不可重复读 实现的不同之处就在:ReadView 的生成时机不同
对于隔离级别为 读未提交 的事务来说,直接读取记录的最新版本即可。
对于隔离级别为 串行化 的事务来说,InnoDB 存储引擎使用加锁的方式来访问记录。
对于隔离级别为 读已提交 和 可重复读 的事务来说,都必须保证只能读到已经提交的事务修改的数据,不能读到未提交的事务修改的数据。
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