MySQL中大對象的多版本并發(fā)控制詳解

MySQL 8.0：InnoDB中大對象的MVCC

在本文中，我將解釋MySQL InnoDB存儲引擎中大對象（LOB）設(shè)計的多版本并發(fā)控制（MVCC） 。 MySQL 8.0有一個新功能，允許用戶部分更新大型對象，包括JSON文檔 。 使用此部分更新功能，當LOB部分更新時，MVCC對LOB的工作方式已發(fā)生變化。 對于正常更新（完整更新），MVCC將像以前的版本一樣工作。 讓我們看一下MVCC在不涉及部分更新時的工作原理，然后考慮對LOB進行部分更新的用例。

MVCC 常規(guī)更新

我使用術(shù)語常規(guī)更新來指代不是部分更新的更新。 我將通過一個例子解釋MVCC如何用于常規(guī)更新大對象。 我將為此目的使用以下mtr(1)測試用例：

 create table t1 ( f1 int primary key , f2 longblob ) engine = innodb ; 
 insert into t1 values ( 1 , repeat ( 'a' , 65536 ) ) ; 
 
 start transaction ; 
 update t1 set f2 = repeat ( 'b' , 65536 ) where f1 = 1 ; 
 
 -- echo # Connection con1: 
 -- 對于使用MySQL客戶端的用戶，可能需要通過另開一個終端窗口建立新鏈接， 下同。
 connect ( con1 , localhost , root , , ) ; 
 -- echo # Must see the old value 'aaaaaaaaaa' 
 select f1 , right ( f2 , 10 ) from t1 order by f1 ; 
 
 -- echo # Connection default: 
 connection default ; 
 disconnect con1 ; 
 commit ; 
 
 drop table t1 ; 

為了理解下面的解釋，仔細理解上述測試用例非常重要。

測試場景如下：

最初，表t1包含單個記錄（R1）。
事務(wù)trx1將記錄更新為新值。
當trx1仍處于活動狀態(tài)時，另一個事務(wù)trx2正在讀取記錄。 它將讀取舊值。

表t1僅包含一個記錄（R1）。 但是trx1和trx2會看到兩個不同的值。 該表實際上只包含最新值（trx1所見的值），而trx2看到的值或記錄是從撤消日志記錄中獲得的。 讓我們看下面的圖片來更好地理解它。

初始狀態(tài)：更新操作之前

下圖顯示了更新操作之前的情況。 撤消日志為空。 表的聚簇索引包含一行。 表中有一個LOB。 聚簇索引記錄包含對LOB的引用。

最終狀態(tài)：更新操作后

現(xiàn)在讓我們看一下更新操作后的情況。

以下是一些重要的觀察：

用戶表空間中有兩個LOB - 舊的LOB和新的LOB。 舊的LOB只能通過撤消日志訪問。 聚集索引記錄指向新LOB。
更新操作已創(chuàng)建包含更新向量的撤消日志記錄。 此撤消日志記錄指向舊LOB。
聚簇索引記錄通過DB_ROLL_PTR系統(tǒng)列指向撤消日志記錄。 此滾動指針指向撤消日志記錄，該記錄可用于構(gòu)建聚簇索引記錄的先前版本。
撤消記錄不包含LOB本身。 而是它只包含對存儲在用戶表空間中的LOB的引用。
存儲在撤消日志記錄中的LOB引用與存儲在聚簇索引記錄中的LOB引用不同。

事務(wù)在連接1中采取的步驟如下：

事務(wù)查看R1并確定尚未提交修改聚簇索引記錄的事務(wù)。 這意味著它無法讀取該記錄（因為默認隔離級別是REPEATABLE READ）。
它查看R1中的DB_ROLL_PTR并找到撤消日志記錄。 使用撤消日志記錄構(gòu)建R1的先前版本。
它讀取了這個構(gòu)建的舊版R1。 請注意，此版本在聚簇索引記錄中不可用。 但它使用撤消記錄即時構(gòu)建。
當R1指向新的LOB時，這個構(gòu)造的舊版本的R1指向舊的LOB。 所以結(jié)果包含舊的LOB。

這是LOB的MVCC在不涉及部分更新時的工作方式。

MVCC部分更新

讓我們看另一個例子，了解MVCC在部分更新的情況下是如何工作的。 我們需要另一個例子，因為目前僅通過函數(shù)json_set（）和json_replace（）支持JSON文檔的部分更新。

 create table t2 ( f1 int primary key , j json ) engine = InnoDB ; 
 set @ elem_a = concat ( '"' , repeat ( 'a' , 200 ) , '"' ) ; 
 set @ elem_a_with_coma = concat ( @ elem_a , ',' ) ; 
 set @ json_doc = concat ( "[" , repeat ( @ elem_a_with_coma , 300 ) , @ elem_a , "]" ) ; 
 
 insert into t2 ( f1 , j ) values ( 1 , @ json_doc ) ; 
 
 start transaction ; 
 update t2 set j = json_set ( j , '$[200]' , repeat ( 'b' , 200 ) ) where f1 = 1 ; 
 
 -- echo # Connection con1: 
 connect ( con1 , localhost , root , , ) ; 
 -- echo # Must see the old value 'aaaaaaaaaa...' 
 select json_extract ( j , '$[200]' ) from t2 ; 
 
 -- echo # Connection default: 
 connection default ; 
 disconnect con1 ; 
 commit ; 

該場景與前面的示例相同。 只是longblob字段已更改為JSON文檔。 加載的數(shù)據(jù)也略有不同，以符合JSON格式。

提示 ：您可以在上述mtr測試用例（兩者中）中添加語句set debug ='+ d，innodb_lob_print' ，以在服務(wù)器日志文件中打印LOB索引。 LOB索引將在插入后立即打印。 LOB索引將為您提供存儲的LOB對象的結(jié)構(gòu)。
在部分更新操作之前

完全或部分更新操作之前的初始條件是相同的，并且已經(jīng)在上面給出。 但是在下圖中，提供了一些附加信息。

讓我們看看圖中顯示的其他信息：

存儲在聚簇索引記錄中的LOB引用現(xiàn)在包含LOB版本號v1。 在初始插入操作期間，將其設(shè)置為1，并在每次部分更新時遞增。
每個LOB數(shù)據(jù)頁面在LOB索引中都有一個條目。 每個條目都包含LOB版本信息。 每當修改一個LOB數(shù)據(jù)頁時，它將被復(fù)制到具有新數(shù)據(jù)的新LOB數(shù)據(jù)頁中，并且將創(chuàng)建具有遞增的LOB版本號的新LOB索引條目。

附加信息是LOB版本號。 這在聚集索引記錄中的LOB引用中以及LOB索引的每個條目中都可用。

部分更新操作后

下圖說明了部分更新操作后的情況。

這里最重要的優(yōu)化是用戶表空間中仍然只有一個LOB。 僅更新需要修改的那些LOB數(shù)據(jù)頁。 部分更新操作后的這個單個LOB包含舊版本和新版本的LOB。 圖中LOB數(shù)據(jù)頁面上的v1和v2標簽說明了這一點。

另一個重要的觀察是撤消日志和聚簇索引記錄中的LOB引用指向同一個LOB。 但LOB引用包含不同的版本號。 撤消日志記錄中的LOB引用包含v1（舊版本號），聚簇索引記錄中的LOB引用包含新版本號v2。

LOB版本號的目的

如上所示，具有不同版本號的不同LOB引用指向相同的LOB。 單個LOB包含來自不同版本的部分。 LOB版本號用于獲取各種LOB引用指向的正確版本。 在本節(jié)中，我們將了解如何完成此操作。

LOB索引包含組成LOB的LOB頁面列表。 它包含LOB數(shù)據(jù)頁的頁碼，每個LOB數(shù)據(jù)頁包含的數(shù)據(jù)量以及版本號。 此列表的每個節(jié)點稱為LOB索引條目。 每個LOB索引條目都包含舊版本的列表。 讓我們看一個說明上述部分更新測試用例的結(jié)構(gòu)的圖。

最初，在完成部分更新之前，LOB索引總共包含4個條目。 四個條目的頁碼是5,6,7和8.沒有LOB索引條目具有舊版本。 所有四個條目的版本號均為1。

部分更新完成后，我們注意到頁碼9已替換頁碼7，頁碼7現(xiàn)在被視為頁碼9的舊版本。頁碼9的版本號為2，并且頁碼7的版本號為1。

部分更新完成后，當通過版本號為1的LOB引用訪問LOB時，將查看第5頁的第一個索引條目。 它的版本號為1.如果索引條目中的版本號小于或等于 LOB引用中的版本號，則將讀取該條目。 因此，將讀取第5頁。 然后將查看頁碼為6的索引條目。 它的版本號為1，因此將被讀取。 然后將查看頁碼為9的索引條目。 它的版本號為2.但是lob引用的版本號為1.如果索引條目中的版本號大于LOB引用中的版本號，則不會讀取該條目。 由于頁碼9的條目具有版本2，因此將查看其舊版本。 將檢查頁碼為7的索引條目。 它的版本號為1，因此將被讀取。 在此之后，將檢查頁碼為8的索引條目。 它的版本號為1，因此也將被讀取。 這是訪問舊版LOB的方式。

部分更新完成后，當通過版本號為2的LOB引用訪問LOB時，將查看第5頁的第一個索引條目。 它的版本號為1.如果索引條目中的版本號小于或等于LOB引用中的版本號，則將讀取該條目。 因此它將按順序讀取頁碼5,6,9,8。 由于版本號始終= 2，因此無需使用舊版本訪問頁碼7。

需要記住的一點是LOB在InnoDB中不是獨立存在的。 它被視為聚簇索引記錄的擴展。LOB對事務(wù)是否可見并不由LOB模塊處理。 LOB模塊只是處理聚簇索引記錄。 如果事務(wù)訪問LOB，則意味著它已經(jīng)在聚簇索引記錄中的DB_TRX_ID的幫助下確定它可以查看LOB（而不是LOB的特定版本）。 所以我們不擔(dān)心LOB模塊中的那個方面。 我們只專注于為給定的LOB版本號提供正確的內(nèi)容。

結(jié)論

在本文中，我們了解了如何在InnoDB中為大對象完成MVCC。 當對LOB進行部分更新時，多個LOB引用可以指向同一個LOB。 但他們將擁有不同的版本號。 使用這些LOB版本號，可以訪問正確的LOB內(nèi)容。

希望您發(fā)現(xiàn)此信息有用。

謝謝你使用MySQL！

注釋：

(1) Mtr即Mini-transaction的縮寫，字面意思小事物，相對邏輯事物而言，我們把它稱作物理事物。屬于Innodb存儲引擎的底層模塊。主要用于鎖和日志信息。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對腳本之家的支持。