【MySQL】InnoDB存储引擎实现事务的原理及MVCC-实现原理

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redo log 实现了事务的持久性

如果没有redo log,可能出现脏页现象,导致从缓冲池中更改后加载到硬盘的过程中出现脏页,无法保证持久性。
redo log会记录内存结构中缓冲区中的增删改变化,即时出现脏页,redo log把变化加载到硬盘中,进行数据恢复,这样就保证了事务的持久性。

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undo log 实现了事务的原子性

回滚日志,用于记录数据被修改前的信息 , 作用包含两个 : 提供回滚(保证事务的原子性) 和MVCC(多版本并发控制) 。

undo log和 redo log记录的物理日志不一样,它是逻辑日志。可以认为当delete一条记录时,undo log中会记录一条对应的insert记录,反之亦然,当update一条记录时,它记录一条对应相反的 update 记录。当执行rollback时,就可以从undo log中的逻辑记录读取到相应的内容并进行回滚。

undo log销毁:undo log在事务执行时产生,事务提交时,并不会立即删除undo log,因为这些日志可能还用于MVCC。
undo log存储:undo log采用段的方式进行管理和记录,存放在前面介绍的 rollback segment回滚段中,内部包含1024个undo log segment。

MVCC

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。
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MVCC的几个概念

1)快照读

简单的select(不加锁)就是快照读,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。

• 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。

2)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。

隐藏字段

创建表时,MySQL会自动为当前表创建三个隐藏的字段。

  • DB_TRX_ID
    最近一次修改事务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。

undo log 版本链

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不同事务对同一条记录 修改,会导致记录的undo log生成一条记录版本的链表,链表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。

  • m_ids:当前活跃的事务(未提交)集合。
  • trx_id:当前记录的事务id
  • creator_trx_id:readview创建者的事务id
  • min_trx_id:最小事务id
  • max_trx_id:预分配事务id,最大事务id + 1
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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。

MVCC-实现原理

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在RC隔离级别中,每次简单的select操作就会生成一个快照读对应的readview,readview 中记录了当前行的事务id等信息,undo log 中记录了当前行的版本链,保存了各个版本修改前的数据,根据版本链路访问规则,找到对应事务id的版本和数据,则就是 select操作实际访问到的数据。

这也是READ COMMITTED隔离级别下,发生脏读的原因。

脏读: 读到了其他事务对本行数据的修改未提交的版本。

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