[Mysql]MVCC

Duancf發表於2024-07-05

多版本併發控制 MVCC

MySQL的大多數事務型儲存引擎實現的都不是簡單的行級鎖。基於提升併發效能的考慮,它們一般都同時實現了多版本併發控制(MVCC)。不僅是MySQL,包括Oracle、PostgreSQL等其他資料庫系統也都實現了MVCC,但各自的實現機制不盡相同,因為MVCC沒有一個統一的實現標準。

可以認為MVCC是行級鎖的一個變種,但是它在很多情況下避免了加鎖操作,因此開銷更低。雖然實現機制有所不同,但大都實現了非阻塞的讀操作,寫操作也只鎖定必要的行。

MVCC的實現,是透過儲存資料在某個時間點的快照來實現的。也就是說,不管需要執行多長時間,每個事務看到的資料都是一致的。根據事務開始的時間不同,每個事務對同一張表,同一時刻看到的資料可能是不一樣的。如果之前沒有這方面的概念,這句話聽起來就有點迷惑。熟悉了以後會發現,這句話其實還是很容易理解的。

前面說到不同儲存引擎的MVCC實現是不同的,典型的有樂觀(optimistic)併發控制悲觀(pessimistic)併發控制。下面我們透過InnoDB的簡化版行為來說明MVCC是如何工作的。

InnoDB的MVCC,是透過在每行記錄後面儲存兩個隱藏的列來實現的。這兩個列,一個儲存了行的建立時間,一個儲存行的過期時間(或刪除時間)。當然儲存的並不是實際的時間值,而是系統版本號(system version number)。每開始一個新的事務,系統版本號都會自動遞增。事務開始時刻的系統版本號會作為事務的版本號,用來和查詢到的每行記錄的版本號進行比較。下面看一下在REPEATABLE READ 隔離級別下,MVCC具體是如何操作的。

SELECT

InnoDB會根據以下兩個條件檢查每行記錄:

  • a. InnoDB只查詢版本早於當前事務版本的資料行(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。

只有符合上述兩個條件的記錄,才能返回作為查詢結果。

INSERT

InnoDB為新插入的每一行儲存當前系統版本號作為行版本號。

DELETE

InnoDB為刪除的每一行儲存當前系統版本號作為行刪除標識。

UPDATE

InnoDB為插入一行新記錄,儲存當前系統版本號作為行版本號,同時儲存當前系統版本號到原來的行作為行刪除標識。

儲存這兩個額外系統版本號,使大多數讀操作都可以不用加鎖。這樣設計使得讀資料操作很簡單,效能很好,並且也能保證只會讀取到符合標準的行。不足之處是每行記錄都需要額外的儲存空間,需要做更多的行檢查工作,以及一些額外的維護工作。

MVCC只在REPEATABLE READ 和READ COMMITTED 兩個隔離級別下工作。其他兩個隔離級別都和MVCC不相容 (4) ,因為READ UNCOMMITTED總是讀取最新的資料行,而不是符合當前事務版本的資料行。而SERIALIZABLE則會對所有讀取的行都加鎖。

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