mysql的MVCC多版本並發控制的實現

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1 什麼是MVCC

MVCC全稱是： Multiversion concurrency control，多版本並發控制，提供並發訪問數據庫時，對事務內讀取的到的內存做處理，用來避免寫操作堵塞讀操作的並發問題。

舉個例子，程序員A正在讀數據庫中某些內容，而程序員B正在給這些內容做修改（假設是在一個事務內修改，大概持續10s左右），A在這10s內 則可能看到一個不一致的數據，在B沒有提交前，如何讓A能夠一直讀到的數據都是一致的呢？

有幾種處理方法，第一種： 基於鎖的並發控制，程序員B開始修改數據時，給這些數據加上鎖，程序員A這時再讀，就發現讀取不瞭，處於等待情況，隻能等B操作完才能讀數據，這保證A不會讀到一個不一致的數據，但是這個會影響程序的運行效率。還有一種就是：MVCC，每個用戶連接數據庫時，看到的都是某一特定時刻的數據庫快照，在B的事務沒有提交之前，A始終讀到的是某一特定時刻的數據庫快照，不會讀到B事務中的數據修改情況，直到B事務提交，才會讀取B的修改內容。

一個支持MVCC的數據庫，在更新某些數據時，並非使用新數據覆蓋舊數據，而是標記舊數據是過時的，同時在其他地方新增一個數據版本。因此，同一份數據有多個版本存儲，但隻有一個是最新的。

MVCC提供瞭 時間一致性的 處理思路，在MVCC下讀事務時，通常使用一個時間戳或者事務ID來確定訪問哪個狀態的數據庫及哪些版本的數據。讀事務跟寫事務彼此是隔離開來的，彼此之間不會影響。假設同一份數據，既有讀事務訪問，又有寫事務操作，實際上，寫事務會新建一個新的數據版本，而讀事務訪問的是舊的數據版本，直到寫事務提交，讀事務才會訪問到這個新的數據版本。

MVCC有兩種實現方式，第一種實現方式是將數據記錄的多個版本保存在數據庫中，當這些不同版本數據不再需要時，垃圾收集器回收這些記錄。這個方式被PostgreSQL和Firebird/Interbase采用，SQL Server使用的類似機制，所不同的是舊版本數據不是保存在數據庫中，而保存在不同於主數據庫的另外一個數據庫tempdb中。第二種實現方式隻在數據庫保存最新版本的數據，但是會在使用undo時動態重構舊版本數據，這種方式被Oracle和MySQL/InnoDB使用。

2、InnoDB的MVCC實現機制

　　MVCC可以認為是行級鎖的一個變種，它可以在很多情況下避免加鎖操作，因此開銷更低。MVCC的實現大都都實現瞭非阻塞的讀操作，寫操作也隻鎖定必要的行。InnoDB的MVCC實現，是通過保存數據在某個時間點的快照來實現的。一個事務，不管其執行多長時間，其內部看到的數據是一致的。也就是事務在執行的過程中不會相互影響。下面我們簡述一下MVCC在InnoDB中的實現。

　　InnoDB的MVCC，通過在每行記錄後面保存兩個隱藏的列來實現：一個保存瞭行的創建時間，一個保存行的過期時間（刪除時間），當然，這裡的時間並不是時間戳，而是系統版本號，每開始一個新的事務，系統版本號就會遞增。在RR隔離級別下，MVCC的操作如下：

select操作。

InnoDB隻查找版本早於（包含等於）當前事務版本的數據行。可以確保事務讀取的行，要麼是事務開始前就已存在，或者事務自身插入或修改的記錄。

行的刪除版本要麼未定義，要麼大於當前事務版本號。可以確保事務讀取的行，在事務開始之前未刪除。

insert操作。將新插入的行保存當前版本號為行版本號。

delete操作。將刪除的行保存當前版本號為刪除標識。

update操作。變為insert和delete操作的組合，insert的行保存當前版本號為行版本號，delete則保存當前版本號到原來的行作為刪除標識。

　　由於舊數據並不真正的刪除，所以必須對這些數據進行清理，innodb會開啟一個後臺線程執行清理工作，具體的規則是將刪除版本號小於當前系統版本的行刪除，這個過程叫做purge。

3、簡單的小例子

create table yang( 
    id int primary key auto_increment, 
    name varchar(20));
}

　　假設系統的版本號從1開始.

INSERT

　　InnoDB為新插入的每一行保存當前系統版本號作為版本號.
　　第一個事務ID為1；

start transaction;
insert into yang values(NULL,'yang') ;
insert into yang values(NULL,'long');
insert into yang values(NULL,'fei');
commit;

　　對應在數據中的表如下(後面兩列是隱藏列,我們通過查詢語句並看不到)

SELECT

　InnoDB會根據以下兩個條件檢查每行記錄:
　　a.InnoDB隻會查找版本早於當前事務版本的數據行(也就是,行的系統版本號小於或等於事務的系統版本號)，這樣可以確保事務讀取的行，要麼是在事務開始前已經存在的，要麼是事務自身插入或者修改過的.
　　b.行的刪除版本要麼未定義,要麼大於當前事務版本號,這可以確保事務讀取到的行，在事務開始之前未被刪除.
　隻有a,b同時滿足的記錄，才能返回作為查詢結果.

DELETE

　InnoDB會為刪除的每一行保存當前系統的版本號(事務的ID)作為刪除標識.
　　看下面的具體例子分析:
　　第二個事務,ID為2;

start transaction;
select * from yang;  //(1)
select * from yang;  //(2)
commit;

假設1

　　假設在執行這個事務ID為2的過程中,剛執行到(1),這時,有另一個事務ID為3往這個表裡插入瞭一條數據;
　　第三個事務ID為3;

start transaction;
insert into yang values(NULL,'tian');
commit;

　　這時表中的數據如下:

　　然後接著執行事務2中的(2),由於id=4的數據的創建時間(事務ID為3),執行當前事務的ID為2,而InnoDB隻會查找事務ID小於等於當前事務ID的數據行,所以id=4的數據行並不會在執行事務2中的(2)被檢索出來,在事務2中的兩條select 語句檢索出來的數據都隻會下表:

　假設2

　　假設在執行這個事務ID為2的過程中,剛執行到(1),假設事務執行完事務3後，接著又執行瞭事務4;
　　第四個事務:

start   transaction;  
delete from yang where id=1;
commit;

　　此時數據庫中的表如下:

　　接著執行事務ID為2的事務(2),根據SELECT 檢索條件可以知道,它會檢索創建時間(創建事務的ID)小於當前事務ID的行和刪除時間(刪除事務的ID)大於當前事務的行,而id=4的行上面已經說過,而id=1的行由於刪除時間(刪除事務的ID)大於當前事務的ID,所以事務2的(2)select * from yang也會把id=1的數據檢索出來.所以,事務2中的兩條select 語句檢索出來的數據都如下:

UPDATE
　　InnoDB執行UPDATE，實際上是新插入瞭一行記錄，並保存其創建時間為當前事務的ID，同時保存當前事務ID到要UPDATE的行的刪除時間.

　假設3
　　假設在執行完事務2的(1)後又執行,其它用戶執行瞭事務3,4,這時，又有一個用戶對這張表執行瞭UPDATE操作:
　　第5個事務:

start  transaction;
update yang set name='Long' where id=2;
commit;

　　根據update的更新原則:會生成新的一行,並在原來要修改的列的刪除時間列上添加本事務ID,得到表如下:

　　繼續執行事務2的(2),根據select 語句的檢索條件,得到下表:

　　還是和事務2中(1)select 得到相同的結果.

到此這篇關於mysql的MVCC多版本並發控制的實現的文章就介紹到這瞭,更多相關mysql MVCC多版本並發控制內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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