mysql数据库如何保证并发问题呢?
首先我们介绍下什么是当前读和快照读。
当前读:
读取的是记录的最新版本,读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录,会对读取的记录进行加锁。对于我们日常的操作,如:select ... lock in share mode(共享锁),select ...for update、update、insert、delete(排他锁)都是一种当前读。
快照读:简单的select(不加锁)就是快照读,快照读,读取的是记录数据的可见版本,有可能是历史数据,不加锁,是非阻塞读。(根据不同的隔离级别,生成快照读的时间不同)
- Read Committed:每次select,都生成一个快照读。
- Repeatable Read:开启事务后第一个select语句才是快照读的地方。
- Serializable:快照读会退化为当前读。 全称 Multi-Version Concurrency Control,多版本并发控制。指维护一个数据的多个版本,使得读写操作没有冲突,快照读为MySQL实现MVCC提供了一个非阻塞读功能。MVCC的具体实现,还需要依赖于数据库记录中的三个隐式字段、undo log日志、readView。
我们再来介绍一下InnoDB引擎的表中涉及到的隐藏字段(Row_id、DB_TRX_ID 、DB_ROLL_PTR) 、undolog 以及 readview,从而来介绍一下MVCC的原理
| DB_TRX_ID | 最近修改事务ID,记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID。 |
|---|---|
DB_ROLL_PTR | 回滚指针,指向这条记录的上一个版本,用于配合undo log,指向上一个版本。 |
DB_ROW_ID | 隐藏主键,如果表结构没有指定主键,将会生成该隐藏字段。 |
DB_ROW_ID,得看当前表有没有主键,如果有主键,则不会添加该隐藏字段
查看表信息的命令: ibd2sdi stu.ibd
undolog
介绍
回滚日志,在insert、update、delete的时候产生的便于数据回滚的日志。
当insert的时候,产生的undo log日志只在回滚时需要,在事务提交后,可被立即删除。
而update、delete的时候,产生的undo log日志不仅在回滚时需要,在快照读时也需要,不会立即被删除。
版本链
有一张表原始数据为:
DB_TRX_ID: 代表最近修改事务ID,记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID,是自增的。
DB_ROLL_PTR: 由于这条数据是才插入的,没有被更新过,所以该字段值为null。
A. 第一步
当事务2执行第一条修改语句时,会记录undo log日志,记录数据变更之前的样子; 然后更新记录,并且记录本次操作的事务ID,回滚指针,回滚指针用来指定如果发生回滚,回滚到哪一个版本。
B.第二步
当事务3执行第一条修改语句时,也会记录undo log日志,记录数据变更之前的样子; 然后更新记录,并且记录本次操作的事务ID,回滚指针,回滚指针用来指定如果发生回滚,回滚到哪一个版本。
C. 第三步
当事务4执行第一条修改语句时,也会记录undo log日志,记录数据变更之前的样子; 然后更新记录,并且记录本次操作的事务ID,回滚指针,回滚指针用来指定如果发生回滚,回滚到哪一个版本。
最终我们发现,不同事务或相同事务对同一条记录进行修改,会导致该记录的undolog生成一条记录版本链表,链表的头部是最新的旧记录,链表尾部是最早的旧记录。
readview
ReadView(读视图)是 快照读 SQL执行时MVCC提取数据的依据,记录并维护系统当前活跃的事务(未提交的)id。
ReadView中包含了四个核心字段:
| 字段 | 含义 |
|---|---|
| m_ids | 当前活跃的事务ID集合 |
| min_trx_id | 最小活跃事务ID |
| max_trx_id | 预分配事务ID,当前最大事务ID+1(因为事务ID是自增的) |
| creator_trx_id | ReadView创建者的事务ID |
而在readview中就规定了版本链数据的访问规则:
trx_id 代表当前undolog版本链对应事务ID。
| 条件 | 是否可以访问 | 说明 |
|---|---|---|
| trx_id == creator_trx_id | 可以访问该版本 | 成立,说明数据是当前这个事务更改的。 |
| trx_id < min_trx_id | 可以访问该版本 | 成立,说明数据已经提交了。 |
| trx_id > max_trx_id | 不可以访问该版本 | 成立,说明该事务是在ReadView生成后才开启。 |
| min_trx_id <= trx_id <= max_trx_id | 如果trx_id不在m_ids中,是可以访问该版本的 | 成立,说明数据已经提交。 |
不同的隔离级别,生成ReadView的时机不同:
- READ COMMITTED :在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。
- REPEATABLE READ:仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView,后续复用该ReadView。
原理分析
RC隔离级别
RC隔离级别下,在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。
我们就来分析事务5中,两次快照读读取数据,是如何获取数据的?
在事务5中,查询了两次id为30的记录,由于隔离级别为Read Committed,所以每一次进行快照读都会生成一个ReadView,那么两次生成的ReadView如下。
那么这两次快照读在获取数据时,就需要根据所生成的ReadView以及ReadView的版本链访问规则,到undolog版本链中匹配数据,最终决定此次快照读返回的数据。
A. 先来看第一次快照读具体的读取过程:
在进行匹配时,会从undo log的版本链,从上到下进行挨个匹配:
-
先匹配
这条记录,这条记录对应的trx_id为4,也就是将4带入右侧的匹配规则中。 ①不满足 ②不满足 ③不满足 ④也不满足 ,都不满足,则继续匹配undo log版本链的下一条。
-
再匹配第二条
,这条记录对应的trx_id为3,也就是将3带入右侧的匹配规则中。①不满足 ②不满足 ③不满足 ④也不满足 ,都不满足,则继续匹配undo log版本链的下一条。
-
再匹配第三条
,这条记录对应的trx_id为2,也就是将2带入右侧的匹配规则中。①不满足 ②满足 终止匹配,此次快照读,返回的数据就是版本链中记录的这条数据。
B. 再来看第二次快照读具体的读取过程:
在进行匹配时,会从undo log的版本链,从上到下进行挨个匹配:
-
先匹配
这条记录,这条记录对应的trx_id为4,也就是将4带入右侧的匹配规则中。 ①不满足 ②不满足 ③不满足 ④也不满足 ,都不满足,则继续匹配undo log版本链的下一条。
-
再匹配第二条
,这条记录对应的trx_id为3,也就是将3带入右侧的匹配规则中。①不满足 ②满足 。终止匹配,此次快照读,返回的数据就是版本链中记录的这条数据。
RR隔离级别
RR隔离级别下,仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView,后续复用该ReadView。 而RR 是可重复读,在一个事务中,执行两次相同的select语句,查询到的结果是一样的。
那MySQL是如何做到可重复读的呢? 我们简单分析一下就知道了
我们看到,在RR隔离级别下,只是在事务中第一次快照读时生成ReadView,后续都是复用该ReadView,那么既然ReadView都一样, ReadView的版本链匹配规则也一样, 那么最终快照读返回的结果也是一样的。
所以呢,MVCC的实现原理就是通过 InnoDB表的隐藏字段、UndoLog 版本链、ReadView来实现的。而MVCC + 锁,则实现了事务的隔离性。 而一致性则是由redolog 与 undolog保证。