MVCC多版本並發控制


多版本並發控制(Multi-Version Concurrency Control, MVCC)是 MySQL 的 InnoDB 存儲引擎實現隔離級別的一種具體方式,用於實現提交讀和可重復讀這兩種隔離級別。而未提交讀隔離級別總是讀取最新的數據行,無需使用 MVCC。可串行化隔離級別需要對所有讀取的行都加鎖,單純使用 MVCC 無法實現。

版本號

  • 系統版本號:是一個遞增的數字,每開始一個新的事務,系統版本號就會自動遞增。
  • 事務版本號:事務開始時的系統版本號。

隱藏的列

MVCC 在每行記錄后面都保存着兩個隱藏的列,用來存儲兩個版本號:

  • 創建版本號:指示創建一個數據行的快照時的系統版本號;
  • 刪除版本號:如果該快照的刪除版本號大於當前事務版本號表示該快照有效,否則表示該快照已經被刪除了。

Undo 日志

MVCC 使用到的快照存儲在 Undo 日志中,該日志通過回滾指針把一個數據行(Record)的所有快照連接起來。

 

實現過程

以下實現過程針對可重復讀隔離級別。

當開始新一個事務時,該事務的版本號肯定會大於當前所有數據行快照的創建版本號,理解這一點很關鍵。

1. SELECT

多個事務必須讀取到同一個數據行的快照,並且這個快照是距離現在最近的一個有效快照。但是也有例外,如果有一個事務正在修改該數據行,那么它可以讀取事務本身所做的修改,而不用和其它事務的讀取結果一致。

把沒有對一個數據行做修改的事務稱為 T,T 所要讀取的數據行快照的創建版本號必須小於 T 的版本號,因為如果大於或者等於 T 的版本號,那么表示該數據行快照是其它事務的最新修改,因此不能去讀取它。除此之外,T 所要讀取的數據行快照的刪除版本號必須大於 T 的版本號,因為如果小於等於 T 的版本號,那么表示該數據行快照是已經被刪除的,不應該去讀取它。

2. INSERT

將當前系統版本號作為數據行快照的創建版本號。

3. DELETE

將當前系統版本號作為數據行快照的刪除版本號。

4. UPDATE

將當前系統版本號作為更新前的數據行快照的刪除版本號,並將當前系統版本號作為更新后的數據行快照的創建版本號。可以理解為先執行 DELETE 后執行 INSERT。

快照讀與當前讀

1. 快照讀

使用 MVCC 讀取的是快照中的數據,這樣可以減少加鎖所帶來的開銷。

select * from table ...;

2. 當前讀

讀取的是最新的數據,需要加鎖。以下第一個語句需要加 S 鎖,其它都需要加 X 鎖。

select * from table where ? lock in share mode;
select * from table where ? for update;
insert;
update;
delete;

六、Next-Key Locks

Next-Key Locks 是 MySQL 的 InnoDB 存儲引擎的一種鎖實現。

MVCC 不能解決幻讀的問題,Next-Key Locks 就是為了解決這個問題而存在的。在可重復讀(REPEATABLE READ)隔離級別下,使用 MVCC + Next-Key Locks 可以解決幻讀問題。

Record Locks

鎖定一個記錄上的索引,而不是記錄本身。

如果表沒有設置索引,InnoDB 會自動在主鍵上創建隱藏的聚簇索引,因此 Record Locks 依然可以使用。

Gap Locks

鎖定索引之間的間隙,但是不包含索引本身。例如當一個事務執行以下語句,其它事務就不能在 t.c 中插入 15。

SELECT c FROM t WHERE c BETWEEN 10 and 20 FOR UPDATE;

Next-Key Locks

它是 Record Locks 和 Gap Locks 的結合,不僅鎖定一個記錄上的索引,也鎖定索引之間的間隙。例如一個索引包含以下值:10, 11, 13, and 20,那么就需要鎖定以下區間:

(negative infinity, 10]
(10, 11]
(11, 13]
(13, 20]
(20, positive infinity)


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