MYSQL数据库Innodb存储引擎mvcc锁实现原理

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。

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

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

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。