MVCC简介、工作流程、优缺点

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简介

相关概念

工作流程

MVCC优缺点


简介

MVCC(Multi-Version Concurrency Control)即多版本并发控制,是通过维护数据的历史版本,从而解决并发访问情况下的读一致性问题

相关概念

读锁:

也叫共享锁、S锁。若事务T对数据对象A加上S锁,则事务T可以读A但不能修改A。其他事务只能再对A加S锁,而不能加X锁,直到T释放A上的S 锁。这保证了其他事务可以读A,但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。

写锁:

又称排他锁、X锁。若事务T对数据对象A加上X锁,事务T可以读A也可以修改A。其他事务不能再对A加任何锁,直到T释放A上的锁。这保证了其他事务在T释放A上的锁之前不能再读取和修改A。

表锁:

操作对象是数据表。Mysql大多数锁策略都支持表锁,是系统开销最低但并发性最低的一个锁策略。事务T对整个表加读锁,则其他事务可读不可写;若加写锁,则其他事务增删改都不行。

行级锁:

操作对象是数据表中的一行。行级锁是MVCC技术用的比较多的,对系统开销较大,但处理高并发较好。

MVCC使得大部分支持行锁的事务引擎,不再只使用行锁来进行数据库的并发控制,而是把数据库的行锁与行的多个版本结合起来,只需要很小的开销,就可以实现非锁定读,从而大大提高数据库系统的并发性能。

工作流程

InnoDB的MVCC,是通过在每个行纪录后面保存两个隐藏的列来实现的:

这两个列,一个保存了行的创建版本号,一个保存了行的删除版本号。每开始一个新的事务,系统版本号都会自动递增。事务开始时把当前的系统版本号作为事务的版本号,用来和查询到的每行纪录的版本号进行比较。在REPEATABLE READ隔离级别下,MVCC具体的操作如下:

undo log在不考虑redo log 的情况下利用undo log工作的简化过程为:

  1. 开始事务
  2. 记录数据行的数据快照到undo log
  3. 更新数据
  4. 把undo log写到磁盘
  5. 把数据写到磁盘
  6. 提交事务
  • 为了保证数据的持久性,数据要在事务提交之前持久化(5在6之前)
  • undo log的持久化必须在在数据持久化之前,这样才能保证系统崩溃时,可以用undo log来回滚事务(4在5之前)

Innodb中的隐藏列

Innodb通过undo log保存了已更改行的旧版本的信息的快照。InnoDB的内部实现中为每一行数据增加了三个隐藏列用于实现MVCC。

  • DB_TRX_ID:事务 ID。每次发生修改时,都会把事务 ID 复制给DB_TRX_ID,所以它会保存最新的事务 ID。
  • DB_ROLL_PTR:回滚指针,指向回滚段的 undo 日志。如果行已经更新,那么重建行更新之前的内容所需要的信息都在里面。
  • DB_ROW_ID:行标识,隐藏自增id

一个数据行被多次更新修改,会形成版本链:

  • 当前数据行的DB_TRX_ID存着最新的事务ID,DB_ROLL_PTR存着上一个版本的数据行记录
  • 上一个版本的数据行记录存着上次修改对应的DB_TRX_ID,也在DB_ROLL_PTR存有上上一个版本的数据行记录
  • 以此类推......

SELECT

InnoDB会根据以下两个条件检查每行纪录:

  • 只查找行版本号早于当前事务版本号的数据行。这样可以确保事务读取的行,要么是在事务开始前已经存在的,要么是事务自身插入或者修改过的。
  • 行的删除版本号,要么未定义,要么大于当前事务版本号。这样可以确保事务读取到的行,在事务开始之前未被删除。

只有符合上述两个条件的纪录,才能作为查询结果返回。

INSERT

InnoDB为插入的每一行保存当前系统版本号作为行版本号。

DELETE

InnoDB为删除的每一行保存当前系统版本号作为行删除标识版本号。

UPDATE(插入新纪录,删除旧记录)

InnoDB为插入的一行新纪录,保存当前系统版本号作为行版本号,同时,保存当前系统版本号到旧记录作为行删除标识。

MVCC优缺点

优点

MVCC在大多数情况下代替了行锁,实现了对读的非阻塞,读不加锁,读写不冲突。

缺点

每行记录都需要额外的存储空间,需要做更多的行维护和检查工作。

注意:

  • MVCC手段只适用于Msyql隔离级别中的读已提交(Read committed)和可重复读(Repeatable Read)。Read uncimmitted由于存在脏读,即能读到未提交事务的数据行,所以不适用MVCC(因为MVCC的创建版本和删除版本要在事务提交后才会产生)。
  • 串行化是会对所涉及到的表加锁,并非行锁,自然也就不存在行的版本控制问题。

总之,MVCC主要作用于事务性的,有行锁控制的数据库模型。

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