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MySQL InnoDB MVCC实现原理

MySQL InnoDB 彭东稳 7737次浏览 已收录 1个评论

数据多版本(MVCC)是MySQL实现高性能的一个主要的方式,InnoDB为了实现多版本的一致读,采用的是基于回滚段的协议。通过对普通的SELECT不加锁,直接利用MVCC读取指版本的值,避免了对数据重复加锁的过程,今天我们就用最简单的方式,来分析下MVCC具体的原理,先解释几个概念:

一、行结构

InnoDB表数据的组织方式为主键聚簇索引。由于采用索引组织表结构,记录的ROWID是可变的(索引页分裂的时候,Structure Modification Operation,SMO),因此二级索引中采用的是(索引键值, 主键键值)的组合来唯一确定一条记录。

无论是聚簇索引,还是二级索引,其每条记录都包含了一个DELETED BIT位,用于标识该记录是否是删除记录。除此之外,聚簇索引记录还有两个系统列:DATA_TRX_ID,DATA_ROLL_PTR。DATA _TRX_ID表示产生当前记录项的事务ID;DATA _ROLL_PTR指向当前记录项的undo信息。

聚簇索引行结构(与多版本一致读有关的部分,DELETED BIT省略):

MySQL InnoDB MVCC实现原理

在InnoDB中,每一行都有2个隐藏列DATA_TRX_ID和DATA_ROLL_PTR(如果没有定义主键,则还有个隐藏主键列ROWID):

1. DATA_TRX_ID:表示最近修改该行数据的事务ID。

2. DATA_ROLL_PTR:则表示指向该行回滚段的指针,该行上所有旧的版本,在 undo log 中都通过链表的形式组织,而该值,正是指向 undo log 中该行的历史记录链表。

整个MVCC的关键就是通过DATA_TRX_ID和DATA_ROLL_PTR这两个隐藏列来实现的。

二、事务链表

MySQL中的事务在开始到提交这段过程中,都会被保存到一个叫trx_sys的事务链表中,这是一个基本的链表结构:

MySQL InnoDB MVCC实现原理

事务链表中保存的都是还未提交的事务,事务一旦被提交,则会被从事务链表中摘除。

三、ReadView

有了前面隐藏列和事务链表的基础,接下去就可以构造MySQL实现MVCC的关键——ReadView。

ReadView说白了就是一个数据结构,在事务开始的时候被创建。这个数据结构中包含了3个主要的成员:ReadView{low_trx_id, up_trx_id, trx_ids},在并发情况下,一个事务在启动时,trx_sys链表中存在部分还未提交的事务,那么哪些改变对当前事务是可见的,哪些又是不可见的,这个需要通过ReadView来进行判定,首先来看下ReadView中的3个成员各自代表的意思:

  • low_trx_id:表示该事务启动时,当前事务链表中最大的事务id编号,也就是最近创建的除自身以外最大事务编号。
  • up_trx_id:表示该事务启动时,当前事务链表中最小的事务id编号,也就是当前系统中创建最早但还未提交的事务。
  • trx_ids:表示所有事务链表中事务的id集合。

上述3个成员组成了ReadView中的主要部分,简单图示如下:

MySQL InnoDB MVCC实现原理

根据上图所示,所有数据行上DATA_TRX_ID小于up_trx_id的记录,说明修改该行的事务在当前事务开启之前都已经提交完成,所以对当前事务来说,都是可见的。而对于DATA_TRX_ID大于low_trx_id的记录,说明修改该行记录的事务在当前事务之后,所以对于当前事务来说是不可见的。

至于位于(up_trx_id, low_trx_id)中间的事务是否可见,这个需要根据不同的事务隔离级别来确定。对于RC的事务隔离级别来说,对于事务执行过程中,已经提交的事务的数据,对当前事务是可见的,也就是说上述图中,当前事务运行过程中,trx1~4中任意一个事务提交,对当前事务来说都是可见的;而对于RR隔离级别来说,事务启动时,已经开始的事务链表中的事务的所有修改都是不可见的,所以在RR级别下,low_trx_id基本保持与up_trx_id相同的值即可。

四、不同隔离级别ReadView实现方式

READ-COMMITTED

事务内的每个查询语句都会重新创建Read View,这样就会产生不可重复读现象发生。

REPEATABLE-READ

事务内开始时创建Read View ,在事务结束这段时间内每一次查询都不会重新重建Read View,从而实现了可重复读。

最后用一张图来解释MySQL中的MVCC实现:

MySQL InnoDB MVCC实现原理

转载:www.sysdb.cn

MySQL跨行事务模型

InnoDB MVCC何时创建read view

MySQL-InnoDB-MVCC多版本并发控制

MySQL多版本并发控制机制(MVCC)源码浅析


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