MySQL MVCC机制

首先简单说说事务

事务必须保证ACID(原子性、一致性、隔离性和持久性),可以通过begin语句开始一个事务,然后要么使用commit提交事务将所修改的数据持久保存,要么使用rollback撤销所有修改。


再简单地介绍一下四种隔离级别。

READ UNCOMITTED (未提交读)

      在READ UNCOMITTED 级别,事务中的修改,即使没有提交,对其他事务也都是可见的。事务可以读取未提交的数据,这也被称为脏读(Dirty Read)。这个级别会导致很多问题,从性能上来说,READ UNCOMMITTED 不会比其他的级别好太多,但却缺乏其他级别的很多好处,除非真的有非常必要的理由,在实际应用中一般很少使用。

READ COMMITTED (提交读)

      大多数数据库系统的默认隔离级别都是READ COMMITTED (但MySQL不是)。READ COMMITTED满足前面提到的隔离性的简单定义:-一个事务开始时,只能“看见”已经提交的事务所做的修改。换句话说,-一个事务从开始直到提交之前,所做的任何修改对其他事务都是不可见的,这个级别有时候也叫做不可重复读(nonrepeatableread),因为两次执行同样的查询,可能会得到不一样的结果。

例子: 当事务的隔离级别在RC级别的时候,事务A和事务B同时对数据D操作,当事务A开始的时候,读取的数据D保存下来了,这是事务B也在修改数据D,并且先于事务A提交。这是事务A再读数据D的时候,就会出现前后不一致情况,这就是所谓的不可重复读。

REPEATABLE READ (可重复读)

      REPEATABLE READ 解决了脏读的问题,该级别保证了在同一个事务中多次读取同样记录的结果是一致的。但是理论上,可重复读隔离级别还是无法解决另外-一个幻读(Phantom Read)的问题。所谓幻读,指的是当某个事务在读取某个范围内的记录时,另外一个事务又在该范围内插入了新的记录,当之前的事务再次读取该范围的记录时,会产生幻行(Phantom Row)。InnoDB 和XtraDB存储引擎通过多版本并发控制(MVCC,Multiversion Concurrency Control)解决了幻读的问题。

      可重复读是MySQL的默认事务隔离级别。

例子:mysql的默认事务隔离级别是RR级别的,同样是上述例子,当时不同的是当事务A和事务B开始的时候,都保存一份自己的快照,每一份快照中都有数据D的值,所以这样在同一事务中,无论重读读多少次都是正确的。

例子:在RR级别中,可能出现幻读。同样是上述例子,事务A和事务B同时查询数据D,事务A发现数据D为空,就想插入数据,但是这是事务B已经插入了数据D并且已经提交。这时事务A的提交就会出错。这是因为事务A的写操作是当前读操作。

SERIALIZABLE (可串行化)

      SERIALIZABLE是最高的隔离级别。它通过强制事务串行执行,避免了前面说的幻读的问题。简单来说,SERIALIZABLE会在读取的每一行数据上都加锁,所以可能导致大量的超时和锁争用的问题。实际应用中也很少用到这个隔离级别,只有在非常需要确保数据的一致性而且可以接受没有并发的情况下,才考虑采用该级别。


       多版本并发控制(MVCC)

      MySQL的大多数事务型存储引擎实现的都不是简单的行级锁。基于提升并发性能的考虑,它们一般都同时实现了多版本并发控制(MVCC)。不仅是MySQL,包括Oracle、PostgreSQL等其他数据库系统也都实现了MVCC,但各自的实现机制不尽相同,因为MVCC没有一个统一的实现标准。

      可以认为MVCC是行级锁的一一个变种,但是它在很多情况下避免了加锁操作,因此开销更低。虽然实现机制有所不同,但大都实现了非阻塞的读操作,写操作也只锁定必要的行。

      MVCC的实现,是通过保存数据在某个时间点的快照来实现的。也就是说,不管需要执行多长时间,每个事务看到的数据都是一致的。根据事务开始的时间不同,每个事务对同一张表,同一时刻看到的数据可能是不一样的。如果之前没有这方面的概念,这句话听起来就有点迷惑。熟悉了以后会发现,这句话其实还是很容易理解的。

      前面说到不同存储引擎的MVCC实现是不同的,典型的有乐观(optimistic) 并发控制和悲观(pessimistic) 并发控制。下面我们通过InnoDB的简化版行为来说明MVCC是如何工作的。


      InnoDB的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。下面看下在REPEATABLE READ 隔离级别下,MVCC具体是如何操作的。

      SELECT

      InnoDB会根据以下两个条件检查每行记录:

      a. InnoDB只查找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,要么是事务自身插人或者修改过的。

      b.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。

INSERT

      InnoDB为新插人的每一行保存当前系统版本号作为行版本号。

DELETE

      InnoDB为删除的每- ~行保存当前系统版本号作为行删除标识。

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。

      MVCC只在REPEATABLE READ 和READ COMITTED 两个隔离级别下工作。其他两个隔离级别都和MVCC不兼容售4,因为READ UNCOMITED总是读取最新的数据行,而不是符合当前事务版本的数据行。而SERIALIZABLE 则会对所有读取的行都加锁。

 

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