Mysql中的MVCC

Multi-Version Concurrency Control 多版本并发控制,MVCC 是一种并发控制的方法,一般在数据库管理系统中,实现对数据库的并发访问;在编程语言中实现事务内存。

MVCC只工作在REPEATABLE READ和READ COMMITED隔离级别下。READ UNCOMMITED不是MVCC兼容的,因为查询不能找到适合他们事务版本的行版本;它们每次都只能读到最新的版本。SERIABLABLE也不与MVCC兼容,因为读操作会锁定他们返回的每一行数据。

通过使用MVCC(Multi-Version Concurrency Control)算法自动提供并发控制。MVCC维持一个数据的多个版本使读写操作没有冲突。也就是说数据元素X上的每一个写操作产生X的一个新版本,GBase 8m为X的每一个读操作选择一个版本。由于消除了数据库中数据元素读和写操作的冲突,GBase 8m得到优化,具有更好的性能。特别是对于数据库读和写两种方法,他们不用等待其他同时进行的相同数据写和读的完成。在并发事务中,数据库写只等待正在对同一行数据进行更新的写,这是现有的行级锁的弱点。同时MVCC回收不需要的和长时间不用的内存,防止内存空间的浪费。MVCC优化了数据库并发系统,使系统在有大量并发用户时得到最高的性能,并且可以不用关闭服务器就直接进行热备份。

以上: https://baike.baidu.com/item/MVCC/6298019?fr=aladdin

MySQL会为每个记录默认的添加一些列(也称为隐藏列),具体的列如下: 

列名 是否必须 占用空间 描述
row_id 6字节 行ID,唯一标识一条记录
transaction_id 6字节 事务ID
roll_pointer 7字节 回滚指针

但是 row_id 是可选的(在没有自定义主键以及Unique键的情况下才会添加该列)

版本链

假设初始添加一个数据。如图:

Mysql中的MVCC
有两个事务同时进行更新信息,事务执行流程:
Mysql中的MVCC

为什么两个事务执行的顺序有偏差?
很简单,如果能够同时交叉修改同一个数据,那不就是“修改丢失(脏写)”并发问题了吗,mysql在执行操作的时候,会对其加锁,另外一个事务就要暂时挂起

那更新了这么多次的数据,他就还是一条数据吗,不,他会在roll_pointer处记录就近一次的更次记录,然后以此指向前面的更新数据:
Mysql中的MVCC

对该记录每次更新后,都会将旧值放到一条undo日志中,就算是该记录的一个旧版本,随着更新次数的增多,所有的版本都会被roll_pointer属性连接成一个链表,我们把这个链表称之为版本链,版本链的头节点就是当前记录最新的值。另外,每个版本中还包含生成该版本时对应的事务id

 以上:https://blog.csdn.net/flying_hengfei/article/details/106965517

  • 每行数据都存在一个版本,每次数据更新时都更新该版本
  • 修改时Copy出当前版本随意修改,各事务之间无干扰
  • 保存时比较版本号,如果成功(commit),则覆盖原记录;失败则放弃copy(rollback)

就是每行都有版本号,保存时根据版本号决定是否成功,听起来含有乐观锁的味道。。。,而Innodb的实现方式是:

  • 事务以排他锁的形式修改原始数据
  • 把修改前的数据存放于undo log,通过回滚指针与主数据关联
  • 修改成功(commit)啥都不做,失败则恢复undo log中的数据(rollback)

二者最本质的区别是,当修改数据时是否要排他锁定,如果锁定了还算不算是MVCC? 

Innodb的实现真算不上MVCC,因为并没有实现核心的多版本共存,undo log中的内容只是串行化的结果,记录了多个事务的过程,不属于多版本共存。但理想的MVCC是难以实现的,当事务仅修改一行记录使用理想的MVCC模式是没有问题的,可以通过比较版本号进行回滚;但当事务影响到多行数据时,理想的MVCC据无能为力了。

比如,如果Transaciton1执行理想的MVCC,修改Row1成功,而修改Row2失败,此时需要回滚Row1,但因为Row1没有被锁定,其数据可能又被Transaction2所修改,如果此时回滚Row1的内容,则会破坏Transaction2的修改结果,导致Transaction2违反ACID。

理想MVCC难以实现的根本原因在于企图通过乐观锁代替二段提交。修改两行数据,但为了保证其一致性,与修改两个分布式系统中的数据并无区别,而二提交是目前这种场景保证一致性的唯一手段。二段提交的本质是锁定,乐观锁的本质是消除锁定,二者矛盾,故理想的MVCC难以真正在实际中被应用,Innodb只是借了MVCC这个名字,提供了读的非阻塞而已。

也不是说MVCC就无处可用,对一些一致性要求不高的场景和对单一数据的操作的场景还是可以发挥作用的,比如多个事务同时更改用户在线数,如果某个事务更新失败则重新计算后重试,直至成功。这样使用MVCC会极大地提高并发数,并消除线程锁。

以上: https://blog.csdn.net/chen77716/article/details/6742128

MVCC和事务隔离级别

上面所讲的Read View用于支持RC(Read Committed,读提交)和RR(Repeatable Read,可重复读)隔离级别的实现。

RR、RC生成时机

  • RC隔离级别下,是每个快照读都会生成并获取最新的Read View;
  • 而在RR隔离级别下,则是同一个事务中的第一个快照读才会创建Read View, 之后的快照读获取的都是同一个Read View,之后的查询就不会重复生成了,所以一个事务的查询结果每次都是一样的。

解决幻读问题

  • 快照读:通过MVCC来进行控制的,不用加锁。按照MVCC中规定的“语法”进行增删改查等操作,以避免幻读。
  • 当前读:通过next-key锁(行锁+gap锁)来解决问题的。

RC、RR级别下的InnoDB快照读区别

  • 在RR级别下的某个事务的对某条记录的第一次快照读会创建一个快照及Read View, 将当前系统活跃的其他事务记录起来,此后在调用快照读的时候,还是使用的是同一个Read View,所以只要当前事务在其他事务提交更新之前使用过快照读,那么之后的快照读使用的都是同一个Read View,所以对之后的修改不可见;
  • 即RR级别下,快照读生成Read View时,Read View会记录此时所有其他活动事务的快照,这些事务的修改对于当前事务都是不可见的。而早于Read View创建的事务所做的修改均是可见
  • 而在RC级别下的,事务中,每次快照读都会新生成一个快照和Read View, 这就是我们在RC级别下的事务中可以看到别的事务提交的更新的原因

总结

从以上的描述中我们可以看出来,所谓的MVCC指的就是在使用READ COMMITTD、REPEATABLE READ这两种隔离级别的事务在执行普通的SEELCT操作时访问记录的版本链的过程,这样子可以使不同事务的读-写、写-读操作并发执行,从而提升系统性能。

以上:https://www.isolves.com/it/sjk/bk/2020-09-15/30831.html

推荐:https://juejin.cn/book/6844733769996304392/section/6844733769945972749