技巧💡

说白了MVCC就是为了实现读-写冲突不加锁,而这个读指的就是快照读, 而非当前读,当前读实际上是一种加锁的操作,是悲观锁的实现

多版本并发控制(MVCC)是一种用来解决读-写冲突的无锁并发控制,也就是为事务分配单向增长的时间戳,为每个修改保存一个版本,版本与事务时间戳关联,读操作只读该事务开始前的数据库的快照。 所以MVCC可以为数据库解决以下问题

在并发读写数据库时,可以做到在读操作时不用阻塞写操作,写操作也不用阻塞读操作,提高了数据库并发读写的性能 同时还可以解决脏读,幻读,不可重复读等事务隔离问题,但不能解决更新丢失问题。

数据库并发场景?

有三种, 分别为:

  • 读-读:不存在任何问题,也不需要并发控制
  • 读-写:有线程安全问题,可能会造成事务隔离性问题,可能遇到脏读,幻读,不可重复读。通过 MVCC来解决
  • 写-写:有线程安全问题,可能会存在更新丢失问题,比如第一类更新丢失,第二类更新丢失.通过悲观锁或者乐观锁来解决

因为有了MVCC,所以我们可以形成两个组合:

  • MVCC + 悲观锁 MVCC解决读写冲突,悲观锁解决写写冲突
  • MVCC + 乐观锁 MVCC解决读写冲突,乐观锁解决写写冲突

这种组合的方式就可以最大程度的提高数据库并发性能,并解决读写冲突,和写写冲突导致的问题

实现原理

MVCC的目的就是多版本并发控制,在数据库中的实现,就是为了解决读写冲突,它的实现原理主要是依赖记录中的 3个隐式字段undo日志 ,Read View 来实现的。

隐式字段(隐藏主键,最近修改事务id,回滚指针,删除标志)

每行记录除了我们自定义的字段外,还有数据库隐式定义的DB_TRX_ID,DB_ROLL_PTR,DB_ROW_ID等字段

  • DB_ROW_ID 6byte, 隐含的自增ID(隐藏主键),如果数据表没有主键,InnoDB会自动以DB_ROW_ID产生一个聚簇索引
  • DB_TRX_ID 6byte, 最近修改(修改/插入)事务ID:记录创建这条记录/最后一次修改该记录的事务ID
  • DB_ROLL_PTR 7byte, 回滚指针,指向这条记录的上一个版本(存储于rollback segment里)
  • DELETED_BIT 1byte, 记录被更新或删除并不代表真的删除,而是删除flag变了

undolog日志,记录数据被修改前的样子

由于查询操作(SELECT)并不会修改任何用户记录,所以在查询操作执行时,并不需要记录相应的undo log。undo log主要分为3种:

  • Insert undo log :插入一条记录时,至少要把这条记录的主键值记下来,之后回滚的时候只需要把这个主键值对应的记录删掉就好了。
  • Update undo log:修改一条记录时,至少要把修改这条记录前的旧值都记录下来,这样之后回滚时再把这条记录更新为旧值就好了。
  • Delete undo log:删除一条记录时,至少要把这条记录中的内容都记下来,这样之后回滚时再把由这些内容组成的记录插入到表中就好了。
    • 删除操作都只是设置一下老记录的DELETED_BIT,并不真正将过时的记录删除。
    • 为了节省磁盘空间,InnoDB有专门的purge线程来清理DELETED_BIT为true的记录。为了不影响MVCC的正常工作,purge线程自己也维护了一个read view(这个read view相当于系统中最老活跃事务的read view);如果某个记录的DELETED_BIT为true,并且DB_TRX_ID相对于purge线程的read view可见,那么这条记录一定是可以被安全清除的。

对MVCC有帮助的实质是update undo log ,undo log实际上就是存在rollback segment中旧记录链。

不同事务或者相同事务的对同一记录的修改,会导致该记录的undo log成为一条记录版本线性表,既链表,undo log的链首就是最新的旧记录,链尾就是最早的旧记录(当然就像之前说的该undo log的节点可能是会purge线程清除掉,向图中的第一条insert undo log,其实在事务提交之后可能就被删除丢失了,不过这里为了演示,所以还放在这里)

readview

通过readview中的3个变量,进行可见性分析。如果当前undo记录不可见,则根据undo链,到下一个旧记录进行可见性分析。

资料

还不懂mysql的undo log和mvcc?算我输! - 码小D - 博客园
MySQL - MySQL InnoDB的MVCC实现机制 | Java 全栈知识体系