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MySQL中MVCC機制是什麼

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2023-06-03 09:41:161663瀏覽

一、概述​​：

MVCC，全名為Multi-Version Concurrency Control，即多版本並發控制。 MVCC是一種多並發控制的方法，一般在資料庫管理系統中，實現對資料庫的並發訪問，在程式語言中實現事務記憶體。
我們知道，MySql在5.5後由MyISAM儲存引擎改成了InnoDB儲存引擎，主要是因為InnoDB是支援事務的，那麼當多執行緒同時執行的時候，可能會出現並發問題。這個時候可能會出現一個能夠控制並發的方法，MVCC就起到了這個作用。

MVCC主要靠undo log版本鏈與ReadView來實現。

二、什麼是Undo log

  • Undo log主要用於交易回溯時恢復原來的資料。

  • mysql在執行sql時，會將一天邏輯相反的日誌儲存到undo log。因此，undo log中記錄的也是邏輯日誌。

  • 但mysql執行Insert語句時，會在undo log日誌中記錄本次插入的主鍵id。等事務回滾時，delete刪除此id。

  • 在執行update語句時，MySQL會將修改前的資料保存在undo log中。等交易回滾時，再執行一次update，得到原來的資料。

  • 當MySQL執行delete語句時，會在undo log中儲存刪除前的資料。等事務回滾時，再執行insert，插入原來的資料。

  • 資料庫中的四大特性–原子性，即事務是不可分割的，要麼全部成功，要不全部失敗，其底層就靠undo log來實現。在執行某一條語句失敗時，就會對先前交易的語句進行回滾。

三、行的隱藏欄位

  • 在資料庫的每行上，除了存放真實的資料以外，還有3個隱藏的列：row_id、trx_id和roll_pointer

  • row_id，行號：

 如果目前表有整數型別的主鍵，那麼row_id的值就是主鍵的值
如果沒有整數類型的主鍵，則MySQL會按照欄位的順序選擇一個非空的整數類型的唯一索引為row_id
如果都沒有找到，則會建立一個自動增長的整數作為row_id

  • trx_id，交易號碼：

當一個交易開始執行前，MySQL就會為這個事務分配一個全域自增的事務id。
之後該事務對目前進行的增、改、刪除等操作時，都會將自己的事務ID記錄到trx_id中。

  • roll_pointer，回滾指標：

# 交易對目前資料變更時，會將舊的資料記錄到undo log中，在將資料寫入目前行，且目前的roll_pointer指向剛才那個undo log，因此可透過roll_pointer來找到改行前一個版本。
當一直有事務對該行改動時，就會一直產生undo log，最終將會形成undo log版本鏈。

四、Undo log版本鏈

一開始，我們使用以下語句建立一個stduent表

CREATE TABLE `student` (
	`id` INT ( 11 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
	`name` VARCHAR ( 255 ) NOT NULL,
	`age` INT ( 11 ) NOT NULL,
  PRIMARY KEY ( `id` ) USING BTREE 
) ENGINE = INNODB;

現在開啟第一個事務，事務id為1 ，執行以下插入語句。 

INSERT INTO student VALUES ( 1, "a", 24 );

那麼目前的示意圖如下：

MySQL中MVCC機制是什麼

因為該資料是新插入的，因此它的roll_pointer所指向的undo log為空。

接著開啟第2個事務，指派的事務id是2，執行下列修改指令。 

UPDATE student SET NAME = 'b' WHERE id = 1;

現在的示意圖變成：

MySQL中MVCC機制是什麼

當開啟第3個事務，指派到事務id是3，執行下列修改指令。 

UPDATE student SET age = 25 WHERE id = 1;

示意圖變成：

MySQL中MVCC機制是什麼

每個交易對該行進行改動時，都會產生一個undo log，用於保存先前的版本，之後再將新版的roll_pointer指向剛才產生的undo log。
因此，roll_pointer可以將這些不同版本的undo log串連起來，形成undo log的版本鏈。

五、關於ReadView

首先需要理解快照讀與目前讀
快照讀：簡單的select查詢，即不包含select … lock in share mode, select … for update，可能會讀到資料的歷史版本。
目前讀：以下語句都是目前讀，總是讀取最新版本，並且會對讀取的最新版本加鎖。 

select ... lock in share mode
select ... for update
insert
update
delete

在交易執行每一個快照讀取或交易初次執行快照讀取時，會產生一致性視圖，即ReadView。
ReadView的作用是，判斷undo log版本鏈中的哪些資料對目前事務可見。

ReadView包含以下幾個重要的參數：

  • m_ids

    • 在建立ReadView的那一刻， mysql中所有未提交的事務id集合。

  • min_trx_id

    #

    • m_ids中的最小值

  • max_trx_id

    • mysql即将为下一个事务分配的事务id，并不是m_ids中的最大值。

  • creator_trx_id

    • 即创建此ReadView的事务id

简要的示意图如下：

MySQL中MVCC機制是什麼

那么事务在执行快照读时，可以通过以下的规则来确定undo log版本链上的哪个版本数据可见。

  • 如果当前undo log的版本的trx_id

  • 如果当前undo log的版本的trx_id≥max_trx_id，说明该版本对应的事务在生成ReadView之后才开始的，因此是不可见的。

  • 如果当前undo log的版本的trx_id∈[min_trx_id，max_trx_id)，如果在这个范围里，还要判断trx_id是否在m_ids中：

  在m_ids中，说明版本对应的事务未提交，因此是不可见的。

  不在m_ids中，说明版本对应的事务已经提交，因此是可见的。

  • 如果当前undo log的版本的trx_id=creator_trxt_id，说明事务正在访问自己修改的数据，因此是可见的。

  • 当undo log版本链表的头结点数据被判定为不可见时，则利用roll_pointer找到上一个版本，再进行判断。如果整个链表中都没有找到可见的数据，则代表当前的查询找不到数据。

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