InnoDB MVCC實現原理及原始碼解析

yzs87發表於2018-04-15
MVC原始碼

1、原理介紹

資料多版本(MVCC)是MySQL實現高效能的一個主要的一個主要方式，透過對普通的SELECT不加鎖，直接利用MVCC讀取指版本的值，避免了對資料重複加鎖的過程。InnoDB支援MVCC多版本，其中RC和RR隔離級別是利用consistent read view方式支援的，即在某個時刻對事物系統打快照記下所有活躍讀寫事務ID，之後讀操作根據事務ID與快照中的事務ID進行比較，判斷可見性。

2、InnoDB資料行結構

行結構中，除了使用者定義的列外還有3個系統列：DATA_ROW_ID、DATA_TRX_ID、DATA_ROLL_PTR，如果表沒有定義主鍵那麼DATA_ROW_ID作為主鍵列，否則行結構中沒有DATA_ROW_ID列。其中：

    DATA_TRX_ID:修改該行資料的事務的ID

    DATA_ROLL_PTR：指向該行回滾段的指標。

整個MVCC實現，關鍵靠這2個欄位來完成。

3、READ-VIEW原理流程


4、READ-VIEW解讀

1）read view是和SQL語句繫結的，在每個SQL語句執行前申請或獲取（RR隔離級別：事務第一個select申請，之後都用這個；RC隔離級別：每個select都會申請）

2）read view結構


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  1. struct read_view_t{
  2.     ulint type; /*!< VIEW_NORMAL, VIEW_HIGH_GRANULARITY */
  3.     undo_no_t undo_no;/*!< 0 or if type is
  4.                 VIEW_HIGH_GRANULARITY
  5.                 transaction undo_no when this high-granularity
  6.                 consistent read view was created */
  7.     trx_id_t low_limit_no;
  8.                 /*!< The view does not need to see the undo
  9.                 logs for transactions whose transaction number
  10.                 is strictly smaller (<) than this value: they
  11.                 can be removed in purge if not needed by other
  12.                 views */
  13.     trx_id_t low_limit_id;
  14.                 /*!< The read should not see any transaction
  15.                 with trx id >= this value. In other words,
  16.                 this is the "high water mark". */
  17.     trx_id_t up_limit_id;
  18.                 /*!< The read should see all trx ids which
  19.                 are strictly smaller (<) than this value.
  20.                 In other words,
  21.                 this is the "low water mark". */
  22.     ulint n_trx_ids;
  23.                 /*!< Number of cells in the trx_ids array */
  24.     trx_id_t* trx_ids;/*!< Additional trx ids which the read should
  25.                 not see: typically, these are the read-write
  26.                 active transactions at the time when the read
  27.                 is serialized, except the reading transaction
  28.                 itself; the trx ids in this array are in a
  29.                 descending order. These trx_ids should be
  30.                 between the "low" and "high" water marks,
  31.                 that is, up_limit_id and low_limit_id. */
  32.     trx_id_t creator_trx_id;
  33.                 /*!< trx id of creating transaction, or
  34.                 0 used in purge */
  35.     UT_LIST_NODE_T(read_view_t) view_list;
  36.                 /*!< List of read views in trx_sys */
  37. };

主要包括3個成員{low_limit_id,up_limit_id,trx_ids}。

    low_limit_id：表示建立read view時，當前事務活躍讀寫連結串列最大的事務ID，即最近建立的除自身外最大的事務ID

    up_limit_id：表示建立read view時，當前事務活躍讀寫連結串列最小的事務ID。

    trx_ids：建立read view時，活躍事務連結串列裡所有事務ID

3）對於小於等於RC的隔離級別，每次SQL語句結束後都會呼叫read_view_close_for_mysql將read view從事務中刪除，這樣在下一個SQL語句啟動時，會判斷trx->read_view為NULL，從而重新申請。對於RR隔離級別，則SQL語句結束後不會刪除read_view，從而下一個SQL語句時，使用上次申請的，這樣保證事務中的read view都一樣，從而實現可重複讀的隔離級別。

4）對於可見性判斷，分配聚集索引和二級索引。聚集索引：

     記錄的DATA_TRX_ID < view->up_limit_id：在建立read view時，修改該記錄的事務已提交，該記錄可見

   DATA_TRX_ID >= view->low_limit_id：當前事務啟動後被修改，該記錄不可見

   DATA_TRX_ID 位於（view->up_limit_id，view->low_limit_id）：需要在活躍讀寫事務陣列查詢trx_id是否存在，如果存在，記錄對於當前read view是不可見的。

   二級索引：

    由於InnoDB的二級索引只儲存page最後更新的trx_id，當利用二級索引進行查詢的時候，如果page的trx_id小於view->up_limit_id，可以直接判斷page的所有記錄對於當前view是可見的，否則需要回clustered索引進行判斷。

5）如果記錄對於view不可見，需要透過記錄的DB_ROLL_PTR指標遍歷history list構造當前view可見版本資料

6）start transaction和begin語句執行後並沒有在innodb層分配事務ID、回滾段、read_view、將事務放到讀寫事務連結串列等，這個操作需要第一個SQL語句呼叫函式trx_start_low來完成，這個需要注意。



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