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MVCC 实现原理？

发布时间 2023-06-20 13:19:00作者: kisshappyboy

MVCC 实现原理？

MVCC(Multiversion concurrency control) 就是同一份数据保留多版本的一种方式，进而实现并发控制。在查询的时候，通过read view和版本链找到对应版本的数据。

作用：提升并发性能。对于高并发场景，MVCC比行级锁开销更小。

MVCC 实现原理如下：

MVCC 的实现依赖于版本链，版本链是通过表的三个隐藏字段实现。

  • DB_TRX_ID：当前事务id，通过事务id的大小判断事务的时间顺序。
  • DB_ROLL_PTR：回滚指针，指向当前行记录的上一个版本，通过这个指针将数据的多个版本连接在一起构成undo log版本链。
  • DB_ROW_ID：主键，如果数据表没有主键，InnoDB会自动生成主键。

每条表记录大概是这样的：

 

使用事务更新行记录的时候，就会生成版本链，执行过程如下：

  1. 用排他锁锁住该行；
  2. 将该行原本的值拷贝到undo log，作为旧版本用于回滚；
  3. 修改当前行的值，生成一个新版本，更新事务id，使回滚指针指向旧版本的记录，这样就形成一条版本链。

下面举个例子方便大家理解。

1、初始数据如下，其中DB_ROW_ID和DB_ROLL_PTR为空。

 2、事务A对该行数据做了修改，将age修改为12，效果如下：

 3、之后事务B也对该行记录做了修改，将age修改为8，效果如下：

 4、此时undo log有两行记录，并且通过回滚指针连在一起。

接下来了解下read view的概念。

read view可以理解成将数据在每个时刻的状态拍成“照片”记录下来。在获取某时刻t的数据时，到t时间点拍的“照片”上取数据。

在read view内部维护一个活跃事务链表，表示生成read view的时候还在活跃的事务。这个链表包含在创建read view之前还未提交的事务，不包含创建read view之后提交的事务。

不同隔离级别创建read view的时机不同。

  • read committed：每次执行select都会创建新的read_view，保证能读取到其他事务已经提交的修改。

  • repeatable read：在一个事务范围内，第一次select时更新这个read_view，以后不会再更新，后续所有的select都是复用之前的read_view。这样可以保证事务范围内每次读取的内容都一样，即可重复读。

read view的记录筛选方式

前提：DATA_TRX_ID 表示每个数据行的最新的事务ID；up_limit_id表示当前快照中的最先开始的事务；low_limit_id表示当前快照中的最慢开始的事务，即最后一个事务。

 

  • 如果DATA_TRX_ID < up_limit_id：说明在创建read view时，修改该数据行的事务已提交，该版本的记录可被当前事务读取到。
  • 如果DATA_TRX_ID >= low_limit_id：说明当前版本的记录的事务是在创建read view之后生成的，该版本的数据行不可以被当前事务访问。此时需要通过版本链找到上一个版本，然后重新判断该版本的记录对当前事务的可见性。
  • 如果up_limit_id <= DATA_TRX_ID < low_limit_i：
    1. 需要在活跃事务链表中查找是否存在ID为DATA_TRX_ID的值的事务。
    2. 如果存在，因为在活跃事务链表中的事务是未提交的，所以该记录是不可见的。此时需要通过版本链找到上一个版本，然后重新判断该版本的可见性。
    3. 如果不存在，说明事务trx_id 已经提交了，这行记录是可见的。

总结：InnoDB 的MVCC是通过 read view 和版本链实现的，版本链保存有历史版本记录，通过read view 判断当前版本的数据是否可见，如果不可见，再从版本链中找到上一个版本，继续进行判断，直到找到一个可见的版本。