MySQL InnoDB 的多版本并发控制(MVCC)

innoDB 的多版本并发控制(MVCC)

1. MVCC定义

1.1定义

MVCC全称Mutli Version Concurreny Control,多版本并发控制,也可称之为一致性非锁定读;它通过行的多版本控制方式来读取当前执行时间数据库中的行数据。实质上使用的是快照数据,这样就可以实现不加锁读。MVCC 主要应用于 Read CommitedRepeatable read 两个事务隔离级别。

1.2一些困惑

  • MYSQL的事务隔离级中的RC,RR级别怎么实现?
  • 事务回滚操作是怎么回滚?
  • 数据多版本并发控制中的多版本在哪里?

2.innoDB 的逻辑存储结构

innoDB 的数据保存在表空间中,表空间又包含各种段,其中有数据段,索引段,回滚段。InnoDB中数据以B+Tree的数据结构存储的,非叶子节点既是索引,叶子节点既是数据行,回滚段用于存储undoLog,undoLog中记录的就是多版本数据,用于快照读和事务失败后的数据回滚,MySQL在合适的时机会清理undoLog。


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3.MVCC的实现

MVCC的实现依赖于 每行的隐藏字段,DB_TRX_ID,DB_ROLL_PTR,删除标记位,还有read_view。

3.1 三个隐藏字段

innoDB 向数据库中存储的每行添加三个隐藏字段(有的书上说是两个,但是我看官方文档说是三个)。

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1 DB_TRX_ID 事务id

占6 字节,表示这一行数据最后插入或修改的事务id。此外删除在内部也被当作一次更新,在行的特殊位置添加一个删除标记(记录头信息有一个字节存储是否删除的标记)。

2 DB_ROLL_PTR 回滚指针

占7字节,回滚指针指向被写在Rollback segment中的undoLog记录,在该行数据被更新的时候,undoLog 会记录该行修改前内容到undoLog。

3 DB_ROW_ID 行ID

占7字节,他就项自增主键一样随着插入新数据自增。如果表中不存主键 或者 唯一索引,那么数据库 就会采用DB_ROW_ID生成聚簇索引。否则DB_ROW_ID不会出现在索引中。

3.2 undo log

undo log是为回滚而用,具体内容就是copy事务前的数据库内容(行)到undo buffer,在适合的时间把undo buffer中的内容刷新到磁盘。undo buffer与redo buffer一样,也是环形缓冲,但当缓冲满的时候,undo buffer中的内容会也会被刷新到磁盘;与redo log不同的是,磁盘上不存在单独的undo log文件,所有的undo log均存放在主ibd数据文件中(表空间),即使客户端设置了每表一个数据文件也是如此。

undo log 在 Rollback segment中又被细分为 insert 和 update undo log , insert 类型的undo log 仅仅用于事务回滚,当事务一旦提交,insert undo log 就会被丢弃。update的undo log 被用于 一致性的读和事务回滚,update undo log 的清理 是在 没有事务 需要对这部分数据快照进行一致性读的时候 进行清理。

undo log 的创建
每次对数据进行更新操作时,都会copy 当前数据,保存到undo log 中。并修改 当前行的 回滚指针指向 undo log 中的 旧数据行。


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3.3 read_view 判断数据行可见性

在innodb中,创建一个新事务的时候,innodb会将当前系统中的活跃事务列表创建一个副本(read view),副本中保存的是系统当前不应该被本事务看到的其他事务id列表。当用户在这个事务中要读取该行记录的时候,innodb会将该行当前的版本号与该read view进行比较。

具体的算法是(可重复读级别):

假设当前 数据行 事务ID 为 T0 ,read view 中保存的 最老的事务id T_min ,最新的 事务id 为 T_max,当前进行的事务id 为 T_new 。

  • 如果 T0 < T_min ,那么该行数据可见。

    因为 T0 在 T_new 事务开始前 已经提交。

  • 如果 T0 > T_max ,数据行不可见。根据DB_ROLL_PTR 指针 找到下一个 数据版本,再次进行数据可见性判断。

    因为 T0事务 在 T_new 开始前并不存在,也就是说T0 在T_new 开始后 创建。

  • 如果 T_min <= T0 <= T_max ,判断T0 是否在read_view 中,如果 不在该行数据可见。如果不可见根据DB_ROLL_PTR 指针 找到下一个 数据版本,再次进行数据可见性判断。

3.4 Read Commited ,Repeatable read 数据可见性判断

Read CommitedRepeatable read 采用相同的数据可见性判断逻辑。
那么怎么在相同的判断逻辑下 分别 实现 RC 和 RR 级别的?

  • Read Commited
    在每次语句执行的过程中,都关闭read_view, 重新创建当前的一份新的read_view。
    这样就可以根据当前的全局事务链表创建read_view的事务区间,实现read committed隔离级别。
  • Repeatable read
    在repeatable read的隔离级别下,创建事务trx结构的时候,就生成了当前的global read view。
    使用trx_assign_read_view函数创建,一直维持到事务结束,这样就实现了repeatable read隔离级别。

正是因为Read CommitedRepeatable read的read view 生成方式和时机不同,导致在不同隔离级别下,read committed 总是读最新一份快照数据,而repeatable read 读事务开始时的行数据版本。

4. 新的疑问

每行的记录头信息保存在什么位置,官方文档说是删除是逻辑的删除,删除只是记录一个删除标记。
通过查看一些博客说是被记录在记录头信息中,但是官方说的三个隐藏字段并没有提到这个记录头信息。那他到底算不算隐藏字段。如果不是隐藏字段那他记录在哪里?


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5 .参考文档

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