做爲一個數據庫愛好者,本身動手寫過簡單的SQL解析器以及存儲引擎,但感受仍是不夠過癮。<<事務處理-概念與技術>>誠然講的很是透徹,但只能提綱挈領,不能讓你玩轉某個真正的數據庫。感謝cmake,可以讓我在mac上用xcode去debug MySQL,從而能去領略它的各類實現細節。
筆者一直對數據庫的隔離性很好奇,此篇博客就是我debug MySQL過程當中的偶有所得。
(注:本文的MySQL採用的是MySQL-5.6.35版本)mysql
隔離性也能夠被稱做併發控制、可串行化等。談到併發控制首先想到的就是鎖,MySQL經過使用兩階段鎖的方式實現了更新的可串行化,同時爲了加速查詢性能,採用了MVCC(Multi Version Concurrency Control)的機制,使得不用鎖也能夠獲取一致性的版本。sql
MySQL的經過MVCC以及(Next-Key Lock)實現了可重複讀(Repeatable Read),其思想(MVCC)就是記錄數據的版本變遷,經過精巧的選擇不一樣數據的版本從而可以對用戶呈現一致的結果。以下圖所示:
上圖中,(A=50|B=50)的初始版本爲1。
1.事務t1在select A時候看到的版本爲1,即A=50
2.事務t2對A和B的修改將版本升級爲2,即A=0,B=100
3.事務t1再此select B的時候看到的版本仍是1, 即B=50
這樣就隔離了版本的影響,A+B始終爲100。數據庫
而若是不經過版本控制機制,而是讀到最近提交的結果的話,則隔離級別是read commit,以下圖所示:
在這種狀況下,就須要使用鎖機制(例如select for update)將此A,B記錄鎖住,從而得到正確的一致結果,以下圖所示:
數組
當咱們要對一些數據作一些只讀操做來檢查一致性,例如檢查帳務是否對齊的操做時候,並不但願加上對性能損耗很大的鎖。這時候MVCC的一致性版本就有很大的優點了。xcode
本節就開始談談MVCC的實現機制,注意MVCC僅僅在純select時有效(不包括select for update,lock in share mode等加鎖操做,以及update\insert等)。網絡
首先咱們追蹤一下一條普通的查詢sql在mysql源碼中的運行過程,sql爲(select * from test);
其運行棧爲:併發
handle_one_connection MySQL的網絡模型是one request one thread |-do_handle_one_connection |-do_command |-dispatch_command |-mysql_parse 解析SQL |-mysql_execute_command |-execute_sqlcom_select 執行select語句 |-handle_select ...一堆parse join 等的操做,當前並不關心 |-*tab->read_record.read_record 讀取記錄
因爲mysql默認隔離級別是repeatable_read(RR),因此read_record重載爲 rr_sequential(當前咱們並不關心select經過index掃描出row以後再經過condition過濾的過程)。繼續追蹤:函數
read_record |-rr_sequential |-ha_rnd_next |-ha_innobase::rnd_next 這邊就已經到了innodb引擎了 |-general_fetch |-row_search_for_mysql |-lock_clust_rec_cons_read_sees 這邊就是判斷並選擇版本的地方
讓咱們看下該函數內部:性能
bool lock_clust_rec_cons_read_sees(const rec_t* rec /*由innodb掃描出來的一行*/,....){ ... // 從當前掃描的行中獲取其最後修改的版本trx_id(事務id) trx_id = row_get_rec_trx_id(rec, index, offsets); // 經過參數(一致性快照視圖和事務id)決定看到的行快照 return(read_view_sees_trx_id(view, trx_id)); }
咱們先關注一致性視圖的建立過程,咱們先看下read_view結構:fetch
struct read_view_t{ // 因爲是逆序排列,因此low/up有所顛倒 // 能看到當前行版本的高水位標識,>= low_limit_id皆不能看見 trx_id_t low_limit_id; // 能看到當前行版本的低水位標識,< up_limit_id皆能看見 trx_id_t up_limit_id; // 當前活躍事務(即未提交的事務)的數量 ulint n_trx_ids; // 以逆序排列的當前獲取活躍事務id的數組 // 其up_limit_id<tx_id<low_limit_id trx_id_t* trx_ids; // 建立當前視圖的事務id trx_id_t creator_trx_id; // 事務系統中的一致性視圖鏈表 UT_LIST_NODE_T(read_view_t) view_list; };
而後經過debug,發現建立read_view結構也是在上述的rr_sequential中操做的,繼續跟蹤調用棧:
rr_sequential |-ha_rnd_next |-rnd_next |-index_first 在start_of_scan爲true時候走當前分支index_first |-index_read |-row_search_for_mysql |-trx_assign_read_view
咱們看下row_search_for_mysql裏的一個分支:
row_search_for_mysql: // 這邊只有select不加鎖模式的時候纔會建立一致性視圖 else if (prebuilt->select_lock_type == LOCK_NONE) { // 建立一致性視圖 trx_assign_read_view(trx); prebuilt->sql_stat_start = FALSE; }
上面的註釋就是select for update(in share model)不會走MVCC的緣由。讓咱們進一步分析trx_assign_read_view函數:
trx_assign_read_view |-read_view_open_now |-read_view_open_now_low
好了,終於到了建立read_view的主要階段,主要過程以下圖所示:
代碼過程爲:
static read_view_t* read_view_open_now_low(trx_id_t cr_trx_id,mem_heap_t* heap) { read_view_t* view; // 當前事務系統中max_trx_id(即還沒有被分配的trx_id)設置爲low_limit_no view->low_limit_no = trx_sys->max_trx_id; view->low_limit_id = view->low_limit_no; // CreateView構造函數,會將非當前事務和已經在內存中提交的事務給剔除,即判斷條件爲 // trx->id != m_view->creator_trx_id&& !trx_state_eq(trx, TRX_STATE_COMMITTED_IN_MEMORY)的 // 才加入當前視圖列表 ut_list_map(trx_sys->rw_trx_list, &trx_t::trx_list, CreateView(view)); if (view->n_trx_ids > 0) { // 將當前事務系統中的最小id設置爲up_limit_id,由於是逆序排列 view->up_limit_id = view->trx_ids[view->n_trx_ids - 1]; } else { // 若是當前沒有非當前事務以外的活躍事務,則設置爲low_limit_id view->up_limit_id = view->low_limit_id; } // 忽略purge事務,purge時,當前事務id是0 if (cr_trx_id > 0) { read_view_add(view); } // 返回一致性視圖 return(view); }
由上面的lock_clust_rec_cons_read_sees可知,行版本可見性由read_view_sees_trx_id函數判斷:
/*********************************************************************//** Checks if a read view sees the specified transaction. @return true if sees */ UNIV_INLINE bool read_view_sees_trx_id( /*==================*/ const read_view_t* view, /*!< in: read view */ trx_id_t trx_id) /*!< in: trx id */ { if (trx_id < view->up_limit_id) { return(true); } else if (trx_id >= view->low_limit_id) { return(false); } else { ulint lower = 0; ulint upper = view->n_trx_ids - 1; ut_a(view->n_trx_ids > 0); do { ulint mid = (lower + upper) >> 1; trx_id_t mid_id = view->trx_ids[mid]; if (mid_id == trx_id) { return(FALSE); } else if (mid_id < trx_id) { if (mid > 0) { upper = mid - 1; } else { break; } } else { lower = mid + 1; } } while (lower <= upper); } return(true); }
其實上述函數就是一個二分法,read_view其實保存的是當前活躍事務的全部事務id,若是當前行版本對應修改的事務id不在當前活躍事務裏面的話,就返回true,表示當前版本可見,不然就是不可見,以下圖所示。
接上述lock_clust_rec_cons_read_sees的返回:
if (UNIV_LIKELY(srv_force_recovery < 5) && !lock_clust_rec_cons_read_sees( rec, index, offsets, trx->read_view)){ // 當前處理的是當前版本不可見的狀況 // 經過undolog來返回到一致的可見版本 err = row_sel_build_prev_vers_for_mysql( trx->read_view, clust_index, prebuilt, rec, &offsets, &heap, &old_vers, &mtr); } else{ // 可見,而後返回 }
咱們如今考察一下row_sel_build_prev_vers_for_mysql函數:
row_sel_build_prev_vers_for_mysql |-row_vers_build_for_consistent_read
主要是調用了row_ver_build_for_consistent_read方法返回可見版本:
dberr_t row_vers_build_for_consistent_read(...) { ...... for(;;){ err = trx_undo_prev_version_build(rec, mtr,version,index,*offsets, heap,&prev_version); ...... trx_id = row_get_rec_trx_id(prev_version, index, *offsets); // 若是當前row版本符合一致性視圖,則返回 if (read_view_sees_trx_id(view, trx_id)) { ...... break; } // 若是當前row版本不符合,則繼續回溯上一個版本(回到for循環的地方) version = prev_version; } ...... }
整個過程以下圖所示:
至於undolog怎麼恢復出對應版本的row記錄就又是一個複雜的過程了,因爲篇幅緣由,在此略過不表。
在建立一致性視圖的row_search_for_mysql的代碼中
// 只有非鎖模式的select才建立一致性視圖 else if (prebuilt->select_lock_type == LOCK_NONE) { // 建立一致性視圖 trx_assign_read_view(trx); prebuilt->sql_stat_start = FALSE; }
trx_assign_read_view中由這麼一段代碼
// 一致性視圖在一個事務只建立一次 if (!trx->read_view) { trx->read_view = read_view_open_now( trx->id, trx->global_read_view_heap); trx->global_read_view = trx->read_view; }
因此綜合這兩段代碼,即在一個事務中,只有第一次運行select(不加鎖)的時候纔會建立一致性視圖,以下圖所示:
筆者構造了此種場景模擬過,確實如此。
MySQL是經過MVCC和二階段鎖(2PL)來兼顧性能和一致性的,可是因爲MySQL僅僅在select時候才建立一致性視圖,而在update等加鎖操做的時候並不作如此操做,因此就會產生一些詭異的現象。以下圖所示:
若是理解了update不走一致性視圖(read_view),而select走一致性視圖(read_view),就能夠很好解釋這個現象。 以下圖所示:
MySQL爲了兼顧性能和ACID使用了大量複雜的機制,2PL(兩階段鎖)和MVCC就是其實現的典型。幸虧能夠經過xcode等IDE進行方便的debug,這樣就能夠很是精確加便捷的追蹤其各類機制的實現。但願這篇文章可以幫助到喜歡研究MySQL源碼的讀者們。
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