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MySQL优化--MVCC

时间:2020-08-05 00:43:13      阅读:92      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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七、MVCC

7.1、必备知识

7.1.1、什么是MVCC

多版本并发控制(Multiversion concurrency control, MCCMVCC),是数据库管理系统常用的一种并发控制,也用于程序设计语言实现事务内存。

mvcc在MySQL的InnoDB引擎中的实现主要是为了提高并发性能,采用更加完善的方式处理之间的冲突,即使有冲突时,也可以做到不加锁非阻塞并发读

7.1.2、什么是当前读和快照读

  • 当前读
    • 共享锁排他锁这些操作都是一种当前读,读取的是记录的最新版本,读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录,会对读取的记录进行加锁
  • 快照读
    • 无锁的select操作就是快照读,即不加锁的非阻塞读;快照读的前提是隔离级别不是串行(serializable)级别,串行级别下的快照读会退化成当前读;之所以出现快照读的情况,是基于提高并发性能的考虑,快照读的实现是基于多版本并发控制,即MVCC,可以认为MVCC是行锁的一个变种,但它在很多情况下,避免了加锁操作,降低了开销;既然是基于多版本,即快照读可能读到的并不一定是数据的最新版本,而有可能是之前的历史版本

MVCC是为了实现冲突不加锁,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

7.1.3、MVCC、当前读、快照读之间的关系

  • MVCC多版本并发控制指的是 “维持一个数据的多个版本,使得读写操作没有冲突” 这一个概念

  • 快照读就是MySQL为我们实现MVCC理想模型的其中一个具体非阻塞读功能

  • 快照读本身也是一个抽象概念。MVCC模型在MySQL中的具体实现则是由 3个隐式字段undo日志Read View 等去完成的

7.1.4、MVCC能解决的问题

数据库并发场景有三种,分别为:

  • 不存在任何问题,也不需要并发控制
  • :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
  • :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

MVCC带来的好处是?
多版本并发控制(MVCC)是一种用来解决读-写冲突无锁并发控制,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

7.2、MVCC的实现原理

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。

7.2.1、隐式字段

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_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)
  • 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
  • 实际还有一个删除flag隐藏字段, 既记录被更新或删除并不代表真的删除,而是删除flag变了
name DB_ROW_ID(隐式主键) DB_TRX_ID(事务ID) DB_ROLL_PTR(回滚指针)
shimeath 1 1 0x12345656

如上表,DB_ROW_ID是数据库默认为该行记录生成的唯一隐式主键,DB_TRX_ID是当前操作该记录的事务ID,而DB_ROLL_PTR是一个回滚指针,用于配合undo日志,指向上一个旧版本

7.2.2、undo日志

undo_log主要分为两种:

  • insert undo_log
    代表事务在insert新记录时产生的undo_log, 只在事务回滚时需要,并且在事务提交后可以被立即丢弃
  • update undo log
    事务在进行updatedelete时产生的undo_log;不仅在事务回滚时需要,在快照读时也需要;所以不能随便删除,只有在快速读或事务回滚不涉及该日志时,对应的日志才会被purge线程统一清除

purge线程是什么

  • 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。

7.2.3、Read View(读视图)

什么是Read View?

什么是Read View,说白了Read View就是事务进行快照读操作的时候生产的读视图(Read View),在该事务执行的快照读的那一刻,会生成数据库系统当前的一个快照,记录并维护系统当前活跃事务的ID(当每个事务开启时,都会被分配一个ID, 这个ID是递增的,所以最新的事务,ID值越大)

所以我们知道 Read View主要是用来做可见性判断的,即当我们某个事务执行快照读的时候,对该记录创建一个Read View读视图,把它比作条件用来判断当前事务能够看到哪个版本的数据,既可能是当前最新的数据,也有可能是该行记录的undo log里面的某个版本的数据。

Read View遵循一个可见性算法,主要是将要被修改的数据的最新记录中的DB_TRX_ID(即当前事务ID)取出来,与系统当前其他活跃事务的ID去对比(由Read View维护),如果DB_TRX_ID跟Read View的属性做了某些比较,不符合可见性,那就通过DB_ROLL_PTR回滚指针去取出Undo_Log中的DB_TRX_ID再比较,即遍历链表的DB_TRX_ID(从链首到链尾,即从最近的一次修改查起),直到找到满足特定条件的DB_TRX_ID, 那么这个DB_TRX_ID所在的旧记录就是当前事务能看见的最新老版本

在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。

MySQL优化--MVCC

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原文:https://www.cnblogs.com/shimeath/p/13418603.html

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