您当前的位置:首页 > 电脑百科 > 数据库 > MYSQL

MySQL底层之MVCC、回滚段、一致性读、锁定读

时间:2020-09-10 10:05:14  来源:  作者:

你是否对MySQL数据库中的事务已经有所了解?看下面这张图,按照1~6的顺序依次执行,在RR隔离级别下,事务A和事务B各自输出的num值是多少吗?

日常学习MySQL底层之MVCC、回滚段、一致性读、锁定读

 

我们预先创建好这样一张表并初始化一条数据:

CREATE TABLE `test1`  (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键Id',
  `num` int(11) NULL COMMENT '数量',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE = InnoDB;
insert into test1(id, num) values (1, 1);

然后开始按上图的顺序执行各个事务,这需要我们打开3个操作窗口来分别执行A、B、C三个事务:

事务A:

日常学习MySQL底层之MVCC、回滚段、一致性读、锁定读

事务A

事务B:

日常学习MySQL底层之MVCC、回滚段、一致性读、锁定读

事务B

事务C:

日常学习MySQL底层之MVCC、回滚段、一致性读、锁定读

事务C

按照上图的执行顺序执行commit,其中事务C是自动提交事务的,不需要我们显示的commit,事务A、B的输出结果如下:

事务A:num=1
事务B:num=3

为什么是这样输出?

它的背后其实是:MVCC(多版本并发控制)、consistent read(一致性读)、locking reads(锁定读)等MySQL数据库底层知识。

1、MVCC

MySQL数据库官网文档是这样来描述MVCC的:

日常学习MySQL底层之MVCC、回滚段、一致性读、锁定读

 

官网链接:https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/innodb-multi-versioning.html

淘宝的数据库内核月报中有提到(文末有文章链接):

多版本控制: 指的是一种提高并发的技术。最早的数据库系统,只有读读之间可以并发,读写,写读,写写都要阻塞。引入多版本之后,只有写写之间相互阻塞,其他三种操作都可以并行,这样大幅度提高了InnoDB的并发度。在内部实现中,与Postgres在数据行上实现多版本不同,InnoDB是在undolog中实现的,通过undolog可以找回数据的历史版本。找回的数据历史版本可以提供给用户读(按照隔离级别的定义,有些读请求只能看到比较老的数据版本),也可以在回滚的时候覆盖数据页上的数据。在InnoDB内部中,会记录一个全局的活跃读写事务数组,其主要用来判断事务的可见性。

目前来看MVCC的实现依赖于:

  • 隐藏字段(DB_TRX_ID、DB_ROLL_PTR)
  • 回滚日志(undo log)
  • 一致性读(consistent read)

你也可以这样去理解MVCC:一个事务对数据进行更新操作时候,先把旧的数据放到一个单独的地方(回滚段),其他事务读取数据时候,根据DB_TRX_ID、DB_ROLL_PTR计算出undo log链中当前版本的数据。

2、一致性读(consistent read)

继续看官方文档对consistent read的描述:

日常学习MySQL底层之MVCC、回滚段、一致性读、锁定读

 

官网链接:https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/glossary.html#glos_consistent_read

直译:

一个读操作使用基于某个时刻的快照信息来显示查询结果,而不考虑同时运行的其他事务所执行的更改。如果查询到的数据被其他事务所更改,则根据undo log中的内容来重建原始数据。这种技术避免了一些通过强制事务等待其他事务完成而降低并发性的锁定问题。

  1. 在RR级别下,首次读操作被执行时候创建一致性读视图ReadView,事务的后续读都基于该视图的数据;
  2. 在RC级别下,每一次读操作都会创建一个最新的ReadView,因此每次select读都可以获取到当前已提交事务的最新数据;

一致性读”是InnoDB引擎在RC和RR隔离级别下处理select语句的默认模式。因为一个“一致性读”是不需要对它访问的表设置任何的锁,当对表执行“一致性读”时候,其他会话可以自由的修改这些表。

另外:

读未提交(read uncommitted)、串行化(serializable)是不需要依赖MVCC的,读未提交直接每次都读取当前数据的最新值即可。而serializable是直接采用加锁的操作让所有的事务都串行化执行,牺牲了并发能力。

一致性读的实现方式:

  1. 每个事务启动的瞬间,都会构建一个数组(m_ids),用来记录目前所有“活跃事务”(事务启动了,但是还没提交)的 ID;
  2. 数组中的最小事务ID为低水位;
  3. 数组中的最大事务ID+1为高水位
  4. 数据版本可见性规则:当前数据某个版本是否可见,取决于当前数据的DB_TRX_ID以及这个一致性视图数组中记录的事务ID做对比来判断:低水位以前的数据版本可见,高水位以后的数据版本不可见,低水位和高水位之间得查看当前数据版本的DB_TRX_ID是否存在数组中,若存在意味着事务未提交,不可见,若不存在意味着事务已提交,可见
日常学习MySQL底层之MVCC、回滚段、一致性读、锁定读

 

那按照一致性读的理解,事务B已经创建了自己的快照数据了,它的输出应该是num = 2呀,为什么会是num=3?

可是如果不是num=3,那么已经提交的事务C的操作不就丢失了吗?(产生丢失更新问题)

这里又涉及到一个知识点:

更新数据都是先读后写的,而这个读,只能读当前的值,称为“当前读”(current read)。

3、当前读(current reads)

也叫做锁定读(locking reads)

日常学习MySQL底层之MVCC、回滚段、一致性读、锁定读

 

官方文档:https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-locking-reads.html

InnoDB引擎支持两种方式的锁定读以提供额外的安全性(MySQL 5.7版本):

# 读锁(S 锁,共享锁)
SELECT ... LOCK IN SHARE MODE;
# 写锁(X 锁,排他锁)
SELECT ... FOR UPDATE;

锁定读会在被读取的数据上加一把共享锁,其他事务可以读取记录,但是不可以修改记录,直到当前事务提交。

锁定读验证:

日常学习MySQL底层之MVCC、回滚段、一致性读、锁定读

 

为什么要有锁定读?

如果你在一个事务中先查询了一个数据,然后插入或者更新相关的数据,这个时候来了一个事务B同时更新或者删除你要查询的记录,就会出现幻读问题了。

这也是为什么MVCC不能完全解决幻读的问题,而是需要MVCC+行锁+间隙锁(next-key lock)的方式。

4、事务A、B、C的执行流程

继续看开头的第一张图:

日常学习MySQL底层之MVCC、回滚段、一致性读、锁定读

 

start transaction with consistent snapshot;

这条SQL语句可以立即启动事务,创建当前事务的一致性读快照。效果等同于start transaction然后马上执行select语句。

 

我们接下来看看文章开头的三个事务对数据行的修改流程,按照步骤1~6的操作如下:

日常学习MySQL底层之MVCC、回滚段、一致性读、锁定读

 

如果大家细致的查看上图的三个事务的穿插执行流程,可以发现,A、B、C三个事务无论是commit还是rollback,都是可以最终得到正确的数据。

这就是InnoDB引擎下的多版本并发控制(MVCC)的实现原理。

总结以下几个关键点:

  1. 每一个事务都会创建一个数据快照,快照创建的时机根据隔离级别的不同有所区别;
  2. 每一个事务都会生成一个全局唯一的DB_TRX_ID,用于标记当前版本;
  3. DB_ROLL_PTR是回滚指针的意思,结合DB_TRX_ID来最终确定我要拿到的数据;
  4. DB_TRX_ID、DB_ROLL_PTR、undo log这三个值来控制数据的版本;
  5. update、delete操作都是先读后写,这个读属于锁定读(当前读)。

5、巨人的肩膀

  1. 《MySQL实战45讲》
  2. 《高性能MySQL 第二版》
  3. MySQL官网:https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/innodb-multi-versioning.html
  4. 淘宝数据库内核月报 - 2017 / 12:http://mysql.taobao.org/monthly/2017/12/01/

最后,感谢大家能够看到这里,也许这篇文章并不能让你能够彻底了解MVCC的工作原理,看完之后可能还会有很多疑问,欢迎大家在评论区多多讨论,充分交流,共同学习。



Tags:MySQL MVCC   点击:()  评论:()
声明:本站部分内容及图片来自互联网,转载是出于传递更多信息之目的,内容观点仅代表作者本人,如有任何标注错误或版权侵犯请与我们联系(Email:2595517585@qq.com),我们将及时更正、删除,谢谢。
▌相关推荐
你是否对MySQL数据库中的事务已经有所了解?看下面这张图,按照1~6的顺序依次执行,在RR隔离级别下,事务A和事务B各自输出的num值是多少吗? 我们预先创建好这样一张表并初始化一条数...【详细内容】
2020-09-10  Tags: MySQL MVCC  点击:(116)  评论:(0)  加入收藏
前言MySQL 是目前流行的开源数据库之一,各大公司都使用 MySQL 作为自家的关系型数据库,但是 MySQL 作为一个数据库而言,基本使用是非常简单的,只要会一点点建表语句(可以使用工具...【详细内容】
2020-06-28  Tags: MySQL MVCC  点击:(57)  评论:(0)  加入收藏
什么是MVCCMulti-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有...【详细内容】
2019-09-25  Tags: MySQL MVCC  点击:(122)  评论:(0)  加入收藏
▌简易百科推荐
作者:雷文霆 爱可生华东交付服务部 DBA 成员,主要负责Mysql故障处理及相关技术支持。爱好看书,电影。座右铭,每一个不曾起舞的日子,都是对生命的辜负。 本文来源:原创投稿 *爱可生...【详细内容】
2021-12-24  爱可生    Tags:MySQL   点击:(6)  评论:(0)  加入收藏
生成间隙(gap)锁、临键(next-key)锁的前提条件 是在 RR 隔离级别下。有关Mysql记录锁、间隙(gap)锁、临键锁(next-key)锁的一些理论知识之前有写过,详细内容可以看这篇文章...【详细内容】
2021-12-14  python数据分析    Tags:MySQL记录锁   点击:(17)  评论:(0)  加入收藏
binlog 基本认识 MySQL的二进制日志可以说是MySQL最重要的日志了,它记录了所有的DDL和DML(除了数据查询语句)语句,以事件形式记录,还包含语句所执行的消耗的时间,MySQL的二...【详细内容】
2021-12-14  linux上的码农    Tags:mysql   点击:(13)  评论:(0)  加入收藏
为查询优化你的查询 大多数的MySQL服务器都开启了查询缓存。这是提高性最有效的方法之一,而且这是被MySQL的数据库引擎处理的。当有很多相同的查询被执行了多次的时候,这些查...【详细内容】
2021-12-09  元宇宙iwemeta    Tags:mysql   点击:(15)  评论:(0)  加入收藏
测试的目的和原因,公司有很多程序员,每个程序员对数据库和表结构都有自己的理解。而且每个程序员的理解往往是以效率考虑。既然都是为了效率考虑,那么我就来测试一下究竟哪种使...【详细内容】
2021-12-08  吴彬的分享    Tags:Mysql数据库   点击:(14)  评论:(0)  加入收藏
当你们考虑项目并发的时候,我在部署环境,当你们在纠结使用ArrayList还是LinkedArrayList的时候,我还是在部署环境。所以啊,技术不止境,我在部环境。今天这篇文章缕一下在同一台服...【详细内容】
2021-12-08  秃头码哥    Tags:MySQL数据库   点击:(16)  评论:(0)  加入收藏
对于数据分析来说,MySQL使用最多的是查询,比如对数据进行排序、分组、去重、汇总及字符串匹配等,如果查询的数据涉及多个表,还需要要对表进行连接,本文就来说说MySQL中常用的查询...【详细内容】
2021-12-06  笨鸟学数据分析    Tags:MySQL   点击:(19)  评论:(0)  加入收藏
在学习SQL语句之前,首先需要区分几个概念,我们常说的数据库是指数据库软件,例如MySQL、Oracle、SQL Server等,而本文提到的数据库是指数据库软件中的一个个用于存储数据的容器。...【详细内容】
2021-11-24  笨鸟学数据分析    Tags:SQL语句   点击:(23)  评论:(0)  加入收藏
概述以前参加过一个库存系统,由于其业务复杂性,搞了很多个应用来支撑。这样的话一份库存数据就有可能同时有多个应用来修改库存数据。比如说,有定时任务域xx.cron,和SystemA域...【详细内容】
2021-11-05  Java云海    Tags:分布式锁   点击:(31)  评论:(0)  加入收藏
MySQL的进阶查询 一、 按关键字排序 使用ORDERBY语句来实现排序排序可针对一个或多个字段ASC:升序,默认排序方式 【升序是从小到大】DESC:降序 【降序是从大到小】ORDER BY的...【详细内容】
2021-11-05  Java热点    Tags:SQL语句   点击:(27)  评论:(0)  加入收藏
最新更新
栏目热门
栏目头条