MYSQL数据库Innodb存储引擎mvcc锁实现原理

MVCC(多版本并发控制)通过保存数据的历史版本,实现读不阻塞写,写不阻塞读,从而提高数据库的并发性能。

MYSQL数据库Innodb存储引擎mvcc锁实现原理

InnoDB存储引擎是MySQL中最常用的存储引擎之一,它提供了高并发的事务处理能力,在InnoDB中,多版本并发控制(MVCC)是一种用于解决读写冲突的机制,通过使用多版本的方式来实现非阻塞读和写操作,本文将详细介绍MVCC锁的实现原理。

MYSQL数据库Innodb存储引擎mvcc锁实现原理

MVCC的基本概念

1、多版本并发控制(MVCC)

MVCC是一种用于解决读写冲突的机制,它通过在同一时间点创建多个版本来实现并发控制,每个事务都有一个唯一的事务ID,当事务开始时,会创建一个新版本,该版本包含了当前事务开始时的数据状态,在事务执行过程中,如果需要读取数据,可以直接读取当前事务的版本,而不需要加锁,这样,读操作不会阻塞其他事务的读写操作。

2、快照读和当前读

在MVCC中,有两种读取数据的方式:快照读和当前读,快照读是指读取某个时间点的数据库快照,这个时间点是在事务开始之前就已经确定的,当前读是指在读取数据时,会锁定数据行,直到事务结束才会释放锁。

MVCC的实现原理

1、数据版本号

InnoDB为每个表的每一行都添加了一个隐藏的列,称为“数据版本号”,当插入一行新数据时,数据版本号会自动递增,当更新一行数据时,数据版本号也会相应地递增,删除一行数据时,数据版本号会被保留,以便后续恢复操作。

2、事务ID

每个事务都有一个唯一的事务ID,用于标识事务的开始和结束,事务ID是一个递增的数字,每次事务开始时,都会生成一个新的事务ID。

3、隐藏字段

MYSQL数据库Innodb存储引擎mvcc锁实现原理

InnoDB为每个表的每行数据添加了三个隐藏字段:DB_ROW_ID、DB_TRX_ID和DB_ROLL_PTR,DB_ROW_ID是数据行的唯一标识符;DB_TRX_ID是当前事务的事务ID;DB_ROLL_PTR是一个回滚指针,用于记录数据行的上一个版本。

4、undo日志

InnoDB使用undo日志来记录每个事务对数据的修改操作,当事务提交或回滚时,undo日志会被清空,当需要恢复数据时,可以通过undo日志来回滚事务对数据的修改。

5、MVCC的实现过程

(1)查询操作:当执行查询操作时,会根据事务ID和数据版本号来查找对应的数据版本,如果找到匹配的数据版本,则返回结果;否则,继续查找下一个数据版本,对于快照读,只需要查找到最早的数据版本即可;对于当前读,需要查找到最新的数据版本。

(2)插入操作:当执行插入操作时,会为新插入的数据分配一个新的数据版本号,并将当前事务ID写入到DB_TRX_ID字段中,将DB_ROLL_PTR指向上一个版本的回滚指针。

(3)更新操作:当执行更新操作时,会为更新后的数据分配一个新的数据版本号,并将当前事务ID写入到DB_TRX_ID字段中,将DB_ROLL_PTR指向上一个版本的回滚指针,如果更新的数据行被其他事务锁定,则需要等待锁释放后才能进行更新操作。

(4)删除操作:当执行删除操作时,会将删除的数据标记为已删除状态,并将删除前的数据保存到一个特殊的空间中,将当前事务ID写入到DB_TRX_ID字段中,如果删除的数据行被其他事务锁定,则需要等待锁释放后才能进行删除操作。

相关技术介绍

1、锁与锁级别

MYSQL数据库Innodb存储引擎mvcc锁实现原理

InnoDB支持多种锁类型,包括共享锁、排他锁和意向锁等,共享锁允许多个事务同时读取同一份数据;排他锁只允许一个事务对数据进行修改;意向锁用于表示事务对数据的意向,分为意向共享锁和意向排他锁两种。

2、锁的粒度

InnoDB支持多种锁粒度,包括行级锁、页面锁和表级锁等,行级锁是指只锁定某一行数据;页面锁是指锁定一页数据;表级锁是指锁定整个表,不同的锁粒度会影响到系统的性能和并发能力。

相关问题与解答

1、什么是MVCC?它的作用是什么?

答:MVCC是一种用于解决读写冲突的机制,通过在同一时间点创建多个版本来实现并发控制,它的作用是提高系统的并发性能,避免读写冲突导致的阻塞现象。

2、MVCC中的快照读和当前读有什么区别?

答:快照读是指读取某个时间点的数据库快照,这个时间点是在事务开始之前就已经确定的;当前读是指在读取数据时,会锁定数据行,直到事务结束才会释放锁,快照读不会阻塞其他事务的读写操作,而当前读会阻塞其他事务的读写操作。

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