MySQL中的MVCC(多版本并发控制)

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作者
猴君
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MySQL中的MVCC(多版本并发控制)

MySQL中的多版本并发控制(MVCC)是一种重要的机制,它允许多个事务并发地读取和修改数据库,同时保持数据的一致性和隔离性。MVCC通过维护数据的多个版本,使事务能够看到一致的数据库视图,从而避免了大多数锁定操作,提高了数据库的并发性能。

MVCC的工作原理

MVCC的核心概念是行的版本管理和事务ID(Transaction ID, TXID)。在MySQL的InnoDB存储引擎(更多请参考:MySQL 存储引擎详解)中,每个事务开始时都会分配一个唯一的事务ID,这个ID用于跟踪事务的状态以及行的版本信息。以下是MVCC的详细工作机制:

  1. 行的版本管理

    • 每个数据行在InnoDB存储引擎中都有两个隐藏的列:trx_idroll_pointer
      • trx_id表示最后一次修改该行的事务ID。
      • roll_pointer指向回滚日志中的旧版本数据,用于支持事务的回滚和一致性读取。
  2. 读取一致性视图

    • 当一个事务开始时,它会生成一个一致性视图(Consistent Read View),该视图包含当前活动事务的ID列表。
    • 在读取数据时,事务会根据一致性视图判断每行数据的可见性。具体规则如下:
      • 如果数据行的trx_id小于当前事务的ID,则该行是可见的(表示该行在当前事务开始之前已提交)。
      • 如果数据行的trx_id大于当前事务的ID,则该行不可见(表示该行在当前事务开始之后被修改)。
      • 如果数据行的trx_id在一致性视图的活动事务ID列表中,则该行不可见(表示该行由未提交的其他事务修改)。
  3. 写操作

    • 当事务对数据行进行修改时,会创建该行的新版本,新的trx_id设为当前事务的ID,并更新roll_pointer指向旧版本。
    • 旧版本的行数据会保留在回滚段中,直到不再需要(即没有其他事务在读取它)。
  4. 垃圾回收

    • InnoDB存储引擎会定期执行垃圾回收操作,清除不再需要的旧版本行数据,以释放存储空间。
    • 这个过程称为“清除(Purge)”,由后台线程自动处理。
    • 清除操作的步骤如下:
      • 扫描回滚段:InnoDB会扫描回滚段,查找已提交事务所留下的旧版本数据。
      • 判断可见性:如果没有任何活跃事务需要访问这些旧版本数据,它们就可以被删除。
      • 删除旧版本:删除旧版本数据,释放相关的存储空间。
      • 更新索引:更新所有相关的索引以反映删除操作。
      • 重复操作:这个过程是持续的,InnoDB后台线程会定期执行,以保持数据库的高效性。
代码示例

以下示例展示了MVCC在MySQL中的实际应用,包括插入、更新和读取操作。

-- 创建示例表,并添加注释 CREATE TABLE users (     id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY COMMENT '用户ID,自动递增,主键',     name VARCHAR(50) COMMENT '用户名称',     balance DECIMAL(10, 2) COMMENT '用户余额,保留两位小数' ) COMMENT='用户信息表';  -- 插入一些数据 INSERT INTO users (name, balance) VALUES ('Alice', 100.00), ('Bob', 150.00), ('Charlie', 200.00);  -- 事务1:读取数据 START TRANSACTION; SELECT * FROM users; -- 事务1读取users表的所有数据。此时会生成一个一致性视图,事务将看到事务开始时的数据库状态。 -- 假设事务1在此时暂停,继续执行其他操作  -- 事务2:更新数据 START TRANSACTION; UPDATE users SET balance = balance - 50 WHERE name = 'Alice'; -- 事务2更新Alice的余额,创建了一个新版本的行,并更新了trx_id和roll_pointer。 COMMIT;  -- 事务3:读取数据 START TRANSACTION; SELECT * FROM users; -- 事务3读取users表的数据。由于事务2已提交,事务3将看到Alice的余额减少到50。 COMMIT;  -- 事务1:再次读取数据 SELECT * FROM users; -- 事务1再次读取users表的数据。由于事务1的读取视图是在事务2提交之前创建的, -- 事务1仍然看到Alice的余额为100。 COMMIT; 

通过以上示例可以看到,MVCC通过维护行的多个版本和一致性视图,确保了事务的隔离性和一致性,同时提高了数据库的并发性能。MySQL中的MVCC使得读取操作无需加锁,从而避免了大多数锁竞争和死锁问题。

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