MySQL实现事务隔离的原理:MVCC
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MVCC(Multi Version Concurrency Control的简称),代表多版本并发控制。与MVCC相对的,是基于锁的并发控制,Lock-Based Concurrency Control)。
MVCC最大的优势:读不加锁,读写不冲突。在读多写少的OLTP应用中,读写不冲突是非常重要的,极大的增加了系统的并发性能。
最原生的锁,锁住一个资源后会禁止其他任何线程访问同一个资源。但是很多应用的一个特点都是读多写少的场景,很多数据的读取次数远大于修改的次数,而读取数据间互相排斥显得不是很必要。所以就使用了一种读写锁的方法,读锁和读锁之间不互斥,而写锁和写锁、读锁都互斥。这样就很大提升了系统的并发能力。之后人们发现并发读还是不够,又提出了能不能让读写之间也不冲突的方法,就是读取数据时通过一种类似快照的方式将数据保存下来,这样读锁就和写锁不冲突了,不同的事务session会看到自己特定版本的数据。
了解MVCC前,我们先学习下Mysql架构和数据库事务隔离级别
一、MySQL架构
MySQL从概念上可以分为四层:
顶层是接入层,不同语言的客户端通过mysql的协议与mysql服务器进行连接通信,接入层进行权限验证、连接池管理、线程管理等。
下面是mysql服务层,包括sql解析器、sql优化器、数据缓冲、缓存等。
再下面是mysql中的存储引擎层,mysql中存储引擎是基于表的。
最后是系统文件层,保存数据、索引、日志等。
二、事务隔离级别
InnoDB存储引擎默认隔离级别REPEATABLE READ,通过多版本并发控制(MVCC)解决了幻读的问题。
三、MVCC实现
MVCC是通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现的。
这两个列,一个保存了行的创建时间,一个保存行的过期时间(或删除时间)。当然存储的并不是实际的时间值,而是系统版本号(system version number)。每开始一个新的事务,系统版本号都会自动递增。事务开始时刻的系统版本号会作为事务的版本号,用来和查询到的每行记录的版本号进行比较。
下面看一下在REPEATABLE READ隔离级别下,MVCC具体是如何操作的。
1. SELECT
InnoDB会根据以下两个条件检查每行记录:
(1). InnoDB只查找创建版本早于当前事务版本的数据行(也就是,行的系统版本号小于或等于事务的系统版本号),这样可以确保事务读取的行,要么是在事务开始前已经存在的,要么是事务自身插入或者修改过的。
(2). 行的删除版本要么未定义,要么大于当前事务版本号。这可以确保事务读取到的行,在事务开始之前未被删除。
只有符合上述两个条件的记录,才能返回作为查询结果
2. INSERT
InnoDB为新插入的每一行保存当前系统版本号作为行版本号。
3. DELETE
InnoDB为删除的每一行保存当前系统版本号作为行删除标识。
4. UPDATE
InnoDB为插入一行新记录,保存当前系统版本号作为行版本号,同时保存当前系统版本号到原来的行作为行删除标识。
保存这两个额外系统版本号,使大多数读操作都可以不用加锁。这样设计使得读数据操作很简单,性能很好,并且也能保证只会读取到符合标准的行,不足之处是每行记录都需要额外的存储空间,需要做更多的行检查工作,以及一些额外的维护工作