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一、基本概念
1、当前读
读取的是记录的最新版本,读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录,会对读取的记录进行加锁。对于日常的操作,如:select … lock in share mode(共享锁),select … for update、update、insert、delete(排他锁)都是一种当前读。
测试:
在测试中可以看到,即使是在默认的RR隔离级别下,事务A中依然可以读取到事务B最新提交的内容,因为在查询语句后面加上了 lock in share mode 共享锁,此时是当前读操作。当然,当加排他锁的时候,也是当前读操作。
2、快照读
简单的select(不加锁)就是快照读,快照读,读取的是记录数据的可见版本,有可能是历史数据, 不加锁,是非阻塞读。
Read Committed:每次select,都生成一个快照读。
Repeatable Read:开启事务后第一个select语句才是快照读的地方。
Serializable:快照读会退化为当前读。
测试:
在测试中,我们看到即使事务B提交了数据,事务A中也查询不到。 原因就是因为普通的select是快照读,而在当前默认的RR隔离级别下,开启事务后第一个select语句才是快照读的地方,后面执行相同的select语句都是从快照中获取数据,可能不是当前的最新数据,这样也就保证了可重复读。
3、MVCC
全称Multi-Version Concurrency Control,多版本并发控制。指维护一个数据的多个版本, 使得读写操作没有冲突,快照读为MySQL实现MVCC提供了一个非阻塞读功能。MVCC的具体实现,还需要依赖于数据库记录中的三个隐式字段、undo log日志、readView。
InnoDB引擎的表中涉及到的隐藏字段 、undolog 以及 readview,以下是MVCC的原理。
二、隐藏字段
1、介绍
当创建了上面的这张表,我们在查看表结构的时候,就可以显式的看到这三个字段。 实际上除了这三个字段以外,InnoDB还会自动的给我们添加三个隐藏字段及其含义分别是:
隐藏字段 | 含义 |
---|---|
DB_TRX_ID | 最近修改事务ID,记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID。 |
DB_ROLL_PTR | 回滚指针,指向这条记录的上一个版本,用于配合undo log,指向上一个版本。 |
DB_ROW_ID | 隐藏主键,如果表结构没有指定主键,将会生成该隐藏字段。 |
而上述的前两个字段是肯定会添加的, 是否添加最后一个字段DB_ROW_ID,得看当前表有没有主键, 如果有主键,则不会添加该隐藏字段。
2、测试
(1)查看有主键的表 stu
进入服务器中的 /var/lib/mysql/itcast/ , 查看stu的表结构信息, 通过如下指令:
ibd2sdi stu.ibd
查看到的表结构信息中,有一栏 columns,在其中我们会看到处理我们建表时指定的字段以外,还有额外的两个字段 分别是:DB_TRX_ID 、 DB_ROLL_PTR ,因为该表有主键,所以没有DB_ROW_ID 隐藏字段。
(2)查看没有主键的表 employee
建表语句:
create table employee (id int , name varchar(10));
再通过以下指令来查看表结构及其其中的字段信息:
ibd2sdi employee.ibd
查看到的表结构信息中,有一栏 columns,在其中我们会看到处理我们建表时指定的字段以外,还有额外的三个字段分别是:DB_TRX_ID 、 DB_ROLL_PTR 、DB_ROW_ID,因为employee表是没有指定主键的。
三、undolog
1、介绍
回滚日志,在insert、update、delete的时候产生的便于数据回滚的日志。 当insert的时候,产生的undo log日志只在回滚时需要,在事务提交后,可被立即删除。而update、delete的时候,产生的undo log日志不仅在回滚时需要,在快照读时也需要,不会立即被删除。
2、版本链
有一张表原始数据为:
DB_TRX_ID : 代表最近修改事务ID,记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID,是自增的。 DB_ROLL_PTR : 由于这条数据是才插入的,没有被更新过,所以该字段值为null
然后,有四个并发事务同时在访问这张表。
A. 第一步
当事务2执行第一条修改语句时,会记录undo log日志,记录数据变更之前的样子; 然后更新记录, 并且记录本次操作的事务ID,回滚指针,回滚指针用来指定如果发生回滚,回滚到哪一个版本。
B.第二步
当事务3执行第一条修改语句时,也会记录undo log日志,记录数据变更之前的样子; 然后更新记 录,并且记录本次操作的事务ID,回滚指针,回滚指针用来指定如果发生回滚,回滚到哪一个版本。
C. 第三步
当事务4执行第一条修改语句时,也会记录undo log日志,记录数据变更之前的样子; 然后更新记 录,并且记录本次操作的事务ID,回滚指针,回滚指针用来指定如果发生回滚,回滚到哪一个版本。
最终发现,不同事务或相同事务对同一条记录进行修改,会导致该记录的undolog生成一条 记录版本链表,链表的头部是最新的旧记录,链表尾部是最早的旧记录。
四、readview
ReadView(读视图)是快照读 SQL执行时MVCC提取数据的依据,记录并维护系统当前活跃的事务 (未提交的)id。
ReadView中包含了四个核心字段:
字段 | 含义 |
---|---|
m_ids | 当前活跃的事务ID集合 |
min_trx_id | 最小活跃事务ID |
max_trx_id | 预分配事务ID,当前最大事务ID+1(因为事务ID是自增的) |
creator_trx_id | ReadView创建者的事务ID |
而在readview中就规定了版本链数据的访问规则:
trx_id 代表当前undolog版本链对应事务ID。
条件 | 是否可以访问 | 说明 |
---|---|---|
trx_id == creator_trx_id | 可以访问该版本 | 成立,说明数据是当前这个事 务更改的。 |
trx_id < min_trx_id | 可以访问该版本 | 成立,说明数据已经提交了。 |
trx_id > max_trx_id | 不可以访问该版本 | 成立,说明该事务是在 ReadView生成后才开启。 |
min_trx_id <= trx_id <= max_trx_id | 如果trx_id不在m_ids中, 是可以访问该版本的 | 成立,说明数据已经提交。 |
不同的隔离级别,生成ReadView的时机不同:
READ COMMITTED :在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。
REPEATABLE READ:仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView,后续复用该ReadView。
五、原理分析
1、RC隔离级别
RC隔离级别下,在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。
分析事务5中,两次快照读读取数据,是如何获取数据的? 在事务5中,查询了两次id为30的记录,由于隔离级别为Read Committed,所以每一次进行快照读都会生成一个ReadView,那么两次生成的ReadView如下。
那么这两次快照读在获取数据时,就需要根据所生成的ReadView以及ReadView的版本链访问规则,到undolog版本链中匹配数据,最终决定此次快照读返回的数据。
A. 先来看第一次快照读具体的读取过程:
在进行匹配时,会从undo log的版本链,从上到下进行挨个匹配:
-
先匹配
这条记录,这条记录对应的 trx_id为4,也就是将4带入右侧的匹配规则中。①不满足 ②不满足 ③不满足 ④也不满足 , 都不满足,则继续匹配undo log版本链的下一条。 -
再匹配第二条
,这条 记录对应的trx_id为3,也就是将3带入右侧的匹配规则中。①不满足 ②不满足 ③不满足 ④也不满足 ,都不满足,则继续匹配undo log版本链的下一条。 -
再匹配第三条
,这条记 录对应的trx_id为2,也就是将2带入右侧的匹配规则中。①不满足 ②满足终止匹配,此次快照读,返回的数据就是版本链中记录的这条数据。
B. 再来看第二次快照读具体的读取过程:
在进行匹配时,会从undo log的版本链,从上到下进行挨个匹配:
- 先匹配
这条记录,这条记录对应的 trx_id为4,也就是将4带入右侧的匹配规则中。 ①不满足 ②不满足 ③不满足 ④也不满足 , 都不满足,则继续匹配undo log版本链的下一条。 - 再匹配第二条
,这条记录对应的trx_id为3,也就是将3带入右侧的匹配规则中。①不满足 ②满足 。终止匹配,此次快照读,返回的数据就是版本链中记录的这条数据。
2、RR隔离级别
RR隔离级别下,仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView,后续复用该ReadView。而RR 是可重复读,在一个事务中,执行两次相同的select语句,查询到的结果是一样的。
MySQL是如何做到可重复读的呢?简单分析
看到,在RR隔离级别下,只是在事务中第一次快照读时生成ReadView,后续都是复用该 ReadView,那么既然ReadView都一样, ReadView的版本链匹配规则也一样, 那么最终快照读返 回的结果也是一样的。所以呢,MVCC的实现原理就是通过 InnoDB表的隐藏字段、UndoLog 版本链、ReadView来实现的。而MVCC + 锁,则实现了事务的隔离性。 而一致性则是由redolog 与 undolog保证。
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