mysql中的mvcc解读
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对于MVCC想必大家也看到了不少源码层的解读,最大特点就是分析的是比较深入了,但是却不大好理解,最后有种不明觉厉的感觉,以至于在面试中经常翻船。
我们换个角度来解读一下, 在表设计中,我们有一种策略,那就是尽可能保留数据变化的
历史,比如在数据发生变化时我们不会直接删除数据,而是把它转换为两类操作。
比如修改一个账户的余额,这是敏感信息,属于状态型数据,在更新时需要保留完整的数据
变化历史,那么把余额从100变化为200的过程,会转化为1条 update 语句,1条 insert 语句。
如下的操作是我们预期的结果:
可以把这个过程改造为:
有的同学说,这个和 MVCC 有什么关系呢,其实 MVCC 的实现原理也是类似的方式,我们就以
这种方式作为例子来解释,在这种情况下,第1行 update 语句对应的数据可以理解为是之前
的数据镜像,而第2行则是数据处理后的结果。
如果存在大量的并发读写,我们可以把读的压力分担出来,即数据的查询可以指向镜像,而
数据的修改指向当前的变化数据,这样两者是一个互补的关系。
这种情况类似下面的方式,比如 T1,T2,T3三个顺序时间里发生了三次请求,分别是一次写
请求和两次读请求.
那么在 MySQL 中会先在 T1时间生成一个快照,比如数据标识是90,然后在这个基础上进行
数据修改,数据标识为100,但是事务未提交。
在 T1写数据的事务内,T2时间的读请求会读取 T1时间生成的快照数据,读取的数据标识
依旧是 90,T3时间的读请求也是类似。所以MVCC本身还是比较接地气的,只是我们理解的方式有些高大上,消化不了了。我们小结一下:
1.表设计中数据生命周期的管理是一种体系化的管理方式,原理和思路是通用的。2.数据生命周期管理有两个重要的标识,一个是标识数据变化的,一个是标识数据可用状态的。
明白了这些,理解 InnoDB 的 MVCC 就很简单了,我们使用类似的思路来做下解读,假设在每
行记录后面保存两个隐藏的列来实现的,这两个列,分别保存了这个行的创建时间,一个保
存的是行的删除时间。这里存储的是系统版本号,会自动递增,我们按照 DML 的几个维度进
行阐述。
1)、首先是 Insert 操作, 事务 id 假设是1
id name create version delete version
1 test 1
2)、Update 操作,会先把当前记录标识为已删除,然后新增一列数据,写入相应的版本号,
在这里就是2,和上一条的 delete_version 是一致的,比如把字段 name 修改为 new_test
id name create version delete version
1 test 1 2
1 new_test 2
3)delete 操作,就是把当前记录标识为已删除
id name create version delete version
1 new_value 2 3
此外需要考虑的是上面的实现方式中,如果事务发生回滚该如何处理,这个是我们需要重点
考虑的,也是对数据周期管理流程的一个补充,这里我们就要引出 InnoDB 层的实现 undo.
我们来设想一个问题,原有的镜像数据在表中存放显然是难以维护的,而且从存储上也是一
笔不小的开销,所以从性价比考虑,这部分的内容应该是独立存放的,这个存放的地方就是
undo 日志里面,一旦出现了事务回滚,我们可以把已有的数据状态通过逆向应用保证事务
的 ACID 特性。
要实现这个细粒度的操作,在 InnoDB 的设计中,实际上所有行数据会增加三个内部属性列:
(1)DB_TRX_ID,6字节,记录每一行最近一次修改它的事务 ID;
(2)DB_ROLL_PTR,7字节,记录指向回滚段 undo 日志的指针;
(3)DELETE BIT,标识该记录是否被删除,不是真正的删除数据;
把这三个列组合起来,就可以标记数据的周期性,并定位到相应的事务,在需要的时候进行
回滚。
比如一张表 test (id,name)主键为 id 列
insert 的数据在 redo 中顺序记录 insert 操作,同时生成 undo 记录,为逆操作 delete
delete 的数据在 redo 中顺序记录 delete 操作,同时生成 undo 记录,为逆操作 insert
update 的数据在 redo 中顺序记录 update 操作,同时生成 undo 记录,为逆操作 update,
原来是从 id=1 变成 id=3,则逆操作为 id =3,变成 id=1
对于 InnoDB 来说,无论是更新,删除,都只是设置行记录上的 deleted version 标记位,
而不是真正的删除记录,后续这些记录的清理,是通过 Purge 后台进程实现的。
此外,需要说明的是只有在隔离级别 read-committed 和 repeatable-read 才能使用 MVCC,
read-uncommited 由于是读到未提交的,所以不存在版本的问题,而 serializable 则会对
所有读取的行加锁。