mysql的MVCC多版本并發(fā)控制的實(shí)現(xiàn)

1 什么是MVCC

MVCC全稱是： Multiversion concurrency control，多版本并發(fā)控制，提供并發(fā)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，對(duì)事務(wù)內(nèi)讀取的到的內(nèi)存做處理，用來(lái)避免寫(xiě)操作堵塞讀操作的并發(fā)問(wèn)題。

舉個(gè)例子，程序員A正在讀數(shù)據(jù)庫(kù)中某些內(nèi)容，而程序員B正在給這些內(nèi)容做修改（假設(shè)是在一個(gè)事務(wù)內(nèi)修改，大概持續(xù)10s左右），A在這10s內(nèi) 則可能看到一個(gè)不一致的數(shù)據(jù)，在B沒(méi)有提交前，如何讓A能夠一直讀到的數(shù)據(jù)都是一致的呢？

有幾種處理方法，第一種： 基于鎖的并發(fā)控制，程序員B開(kāi)始修改數(shù)據(jù)時(shí)，給這些數(shù)據(jù)加上鎖，程序員A這時(shí)再讀，就發(fā)現(xiàn)讀取不了，處于等待情況，只能等B操作完才能讀數(shù)據(jù)，這保證A不會(huì)讀到一個(gè)不一致的數(shù)據(jù)，但是這個(gè)會(huì)影響程序的運(yùn)行效率。還有一種就是：MVCC，每個(gè)用戶連接數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，看到的都是某一特定時(shí)刻的數(shù)據(jù)庫(kù)快照，在B的事務(wù)沒(méi)有提交之前，A始終讀到的是某一特定時(shí)刻的數(shù)據(jù)庫(kù)快照，不會(huì)讀到B事務(wù)中的數(shù)據(jù)修改情況，直到B事務(wù)提交，才會(huì)讀取B的修改內(nèi)容。

一個(gè)支持MVCC的數(shù)據(jù)庫(kù)，在更新某些數(shù)據(jù)時(shí)，并非使用新數(shù)據(jù)覆蓋舊數(shù)據(jù)，而是標(biāo)記舊數(shù)據(jù)是過(guò)時(shí)的，同時(shí)在其他地方新增一個(gè)數(shù)據(jù)版本。因此，同一份數(shù)據(jù)有多個(gè)版本存儲(chǔ)，但只有一個(gè)是最新的。

MVCC提供了 時(shí)間一致性的 處理思路，在MVCC下讀事務(wù)時(shí)，通常使用一個(gè)時(shí)間戳或者事務(wù)ID來(lái)確定訪問(wèn)哪個(gè)狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫(kù)及哪些版本的數(shù)據(jù)。讀事務(wù)跟寫(xiě)事務(wù)彼此是隔離開(kāi)來(lái)的，彼此之間不會(huì)影響。假設(shè)同一份數(shù)據(jù)，既有讀事務(wù)訪問(wèn)，又有寫(xiě)事務(wù)操作，實(shí)際上，寫(xiě)事務(wù)會(huì)新建一個(gè)新的數(shù)據(jù)版本，而讀事務(wù)訪問(wèn)的是舊的數(shù)據(jù)版本，直到寫(xiě)事務(wù)提交，讀事務(wù)才會(huì)訪問(wèn)到這個(gè)新的數(shù)據(jù)版本。

MVCC有兩種實(shí)現(xiàn)方式，第一種實(shí)現(xiàn)方式是將數(shù)據(jù)記錄的多個(gè)版本保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)這些不同版本數(shù)據(jù)不再需要時(shí)，垃圾收集器回收這些記錄。這個(gè)方式被PostgreSQL和Firebird/Interbase采用，SQL Server使用的類似機(jī)制，所不同的是舊版本數(shù)據(jù)不是保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，而保存在不同于主數(shù)據(jù)庫(kù)的另外一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)tempdb中。第二種實(shí)現(xiàn)方式只在數(shù)據(jù)庫(kù)保存最新版本的數(shù)據(jù)，但是會(huì)在使用undo時(shí)動(dòng)態(tài)重構(gòu)舊版本數(shù)據(jù)，這種方式被Oracle和MySQL/InnoDB使用。

2、InnoDB的MVCC實(shí)現(xiàn)機(jī)制

　　MVCC可以認(rèn)為是行級(jí)鎖的一個(gè)變種，它可以在很多情況下避免加鎖操作，因此開(kāi)銷更低。MVCC的實(shí)現(xiàn)大都都實(shí)現(xiàn)了非阻塞的讀操作，寫(xiě)操作也只鎖定必要的行。InnoDB的MVCC實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)保存數(shù)據(jù)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的快照來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)事務(wù)，不管其執(zhí)行多長(zhǎng)時(shí)間，其內(nèi)部看到的數(shù)據(jù)是一致的。也就是事務(wù)在執(zhí)行的過(guò)程中不會(huì)相互影響。下面我們簡(jiǎn)述一下MVCC在InnoDB中的實(shí)現(xiàn)。

　　InnoDB的MVCC，通過(guò)在每行記錄后面保存兩個(gè)隱藏的列來(lái)實(shí)現(xiàn)：一個(gè)保存了行的創(chuàng)建時(shí)間，一個(gè)保存行的過(guò)期時(shí)間（刪除時(shí)間），當(dāng)然，這里的時(shí)間并不是時(shí)間戳，而是系統(tǒng)版本號(hào)，每開(kāi)始一個(gè)新的事務(wù)，系統(tǒng)版本號(hào)就會(huì)遞增。在RR隔離級(jí)別下，MVCC的操作如下：

select操作。

InnoDB只查找版本早于（包含等于）當(dāng)前事務(wù)版本的數(shù)據(jù)行?？梢源_保事務(wù)讀取的行，要么是事務(wù)開(kāi)始前就已存在，或者事務(wù)自身插入或修改的記錄。

行的刪除版本要么未定義，要么大于當(dāng)前事務(wù)版本號(hào)?？梢源_保事務(wù)讀取的行，在事務(wù)開(kāi)始之前未刪除。

insert操作。將新插入的行保存當(dāng)前版本號(hào)為行版本號(hào)。

delete操作。將刪除的行保存當(dāng)前版本號(hào)為刪除標(biāo)識(shí)。

update操作。變?yōu)閕nsert和delete操作的組合，insert的行保存當(dāng)前版本號(hào)為行版本號(hào)，delete則保存當(dāng)前版本號(hào)到原來(lái)的行作為刪除標(biāo)識(shí)。

　　由于舊數(shù)據(jù)并不真正的刪除，所以必須對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行清理，innodb會(huì)開(kāi)啟一個(gè)后臺(tái)線程執(zhí)行清理工作，具體的規(guī)則是將刪除版本號(hào)小于當(dāng)前系統(tǒng)版本的行刪除，這個(gè)過(guò)程叫做purge。

3、簡(jiǎn)單的小例子

create table yang( 
    id int primary key auto_increment, 
    name varchar(20));
}

　　假設(shè)系統(tǒng)的版本號(hào)從1開(kāi)始.

INSERT

　　InnoDB為新插入的每一行保存當(dāng)前系統(tǒng)版本號(hào)作為版本號(hào).
　　第一個(gè)事務(wù)ID為1；

start transaction;
insert into yang values(NULL,'yang') ;
insert into yang values(NULL,'long');
insert into yang values(NULL,'fei');
commit;

　　對(duì)應(yīng)在數(shù)據(jù)中的表如下(后面兩列是隱藏列,我們通過(guò)查詢語(yǔ)句并看不到)

SELECT

　InnoDB會(huì)根據(jù)以下兩個(gè)條件檢查每行記錄:
　　a.InnoDB只會(huì)查找版本早于當(dāng)前事務(wù)版本的數(shù)據(jù)行(也就是,行的系統(tǒng)版本號(hào)小于或等于事務(wù)的系統(tǒng)版本號(hào))，這樣可以確保事務(wù)讀取的行，要么是在事務(wù)開(kāi)始前已經(jīng)存在的，要么是事務(wù)自身插入或者修改過(guò)的.
　　b.行的刪除版本要么未定義,要么大于當(dāng)前事務(wù)版本號(hào),這可以確保事務(wù)讀取到的行，在事務(wù)開(kāi)始之前未被刪除.
　只有a,b同時(shí)滿足的記錄，才能返回作為查詢結(jié)果.

DELETE

　InnoDB會(huì)為刪除的每一行保存當(dāng)前系統(tǒng)的版本號(hào)(事務(wù)的ID)作為刪除標(biāo)識(shí).
　　看下面的具體例子分析:
　　第二個(gè)事務(wù),ID為2;

start transaction;
select * from yang;  //(1)
select * from yang;  //(2)
commit; 

假設(shè)1

　　假設(shè)在執(zhí)行這個(gè)事務(wù)ID為2的過(guò)程中,剛執(zhí)行到(1),這時(shí),有另一個(gè)事務(wù)ID為3往這個(gè)表里插入了一條數(shù)據(jù);
　　第三個(gè)事務(wù)ID為3;

start transaction;
insert into yang values(NULL,'tian');
commit;

　　這時(shí)表中的數(shù)據(jù)如下:

　　然后接著執(zhí)行事務(wù)2中的(2),由于id=4的數(shù)據(jù)的創(chuàng)建時(shí)間(事務(wù)ID為3),執(zhí)行當(dāng)前事務(wù)的ID為2,而InnoDB只會(huì)查找事務(wù)ID小于等于當(dāng)前事務(wù)ID的數(shù)據(jù)行,所以id=4的數(shù)據(jù)行并不會(huì)在執(zhí)行事務(wù)2中的(2)被檢索出來(lái),在事務(wù)2中的兩條select 語(yǔ)句檢索出來(lái)的數(shù)據(jù)都只會(huì)下表:

　假設(shè)2

　　假設(shè)在執(zhí)行這個(gè)事務(wù)ID為2的過(guò)程中,剛執(zhí)行到(1),假設(shè)事務(wù)執(zhí)行完事務(wù)3后，接著又執(zhí)行了事務(wù)4;
　　第四個(gè)事務(wù):

start   transaction;  
delete from yang where id=1;
commit;  

　　此時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的表如下:

　　接著執(zhí)行事務(wù)ID為2的事務(wù)(2),根據(jù)SELECT 檢索條件可以知道,它會(huì)檢索創(chuàng)建時(shí)間(創(chuàng)建事務(wù)的ID)小于當(dāng)前事務(wù)ID的行和刪除時(shí)間(刪除事務(wù)的ID)大于當(dāng)前事務(wù)的行,而id=4的行上面已經(jīng)說(shuō)過(guò),而id=1的行由于刪除時(shí)間(刪除事務(wù)的ID)大于當(dāng)前事務(wù)的ID,所以事務(wù)2的(2)select * from yang也會(huì)把id=1的數(shù)據(jù)檢索出來(lái).所以,事務(wù)2中的兩條select 語(yǔ)句檢索出來(lái)的數(shù)據(jù)都如下:

UPDATE
　　InnoDB執(zhí)行UPDATE，實(shí)際上是新插入了一行記錄，并保存其創(chuàng)建時(shí)間為當(dāng)前事務(wù)的ID，同時(shí)保存當(dāng)前事務(wù)ID到要UPDATE的行的刪除時(shí)間.

　假設(shè)3
　　假設(shè)在執(zhí)行完事務(wù)2的(1)后又執(zhí)行,其它用戶執(zhí)行了事務(wù)3,4,這時(shí)，又有一個(gè)用戶對(duì)這張表執(zhí)行了UPDATE操作:
　　第5個(gè)事務(wù):

start  transaction;
update yang set name='Long' where id=2;
commit;

　　根據(jù)update的更新原則:會(huì)生成新的一行,并在原來(lái)要修改的列的刪除時(shí)間列上添加本事務(wù)ID,得到表如下:

　　繼續(xù)執(zhí)行事務(wù)2的(2),根據(jù)select 語(yǔ)句的檢索條件,得到下表:

　　還是和事務(wù)2中(1)select 得到相同的結(jié)果.

到此這篇關(guān)于mysql的MVCC多版本并發(fā)控制的實(shí)現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)mysql MVCC多版本并發(fā)控制內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！