达梦数据库作为国产数据库的代表之一,其多版本并发控制(MVCC)机制的实现颇具特色。与Oracle等商业数据库类似,达梦采用了基于回滚段的MVCC方案,但在细节处理上又有自己的创新。
达梦MVCC的核心设计
达梦的MVCC实现不依赖于简单的"写时复制",而是通过事务ID与回滚段协同工作。每个事务启动时都会被分配一个唯一的事务ID(XID),这个ID不仅标识事务顺序,还用于版本可见性判断。
在数据修改时,达梦并不直接覆盖原数据页,而是将修改前的数据镜像存入回滚段,同时在原数据行上设置指向回滚段的指针。这种设计使得读操作可以不受写操作阻塞,实现了读写并发。
版本可见性判断的优化
达梦在版本可见性判断上做了特别优化。每个数据行头部不仅包含创建该行的事务ID(xmin),还包含删除/更新该行的事务ID(xmax)。结合事务快照(保存了事务开始时所有活跃事务的列表),可以快速判断某行数据对当前事务是否可见:
1.如果xmin大于当前事务ID,说明该行在当前事务开始后才创建,不可见
2.如果xmax小于当前事务ID,说明该行在当前事务开始前已被删除,不可见
3.如果xmin是活跃事务且不是当前事务自身,说明该行由未提交事务创建,不可见
与锁机制的协同
达梦的MVCC并非完全无锁,而是与锁机制协同工作。对于需要强一致性的场景(如主键约束检查),达梦会使用锁来保证正确性。这种混合策略既保证了并发性能,又避免了纯MVCC可能带来的约束违反问题。
实际应用中的考量
在实际使用达梦MVCC时,需要注意:
1.长时间运行的事务会导致回滚段膨胀,因为需要维护更多的旧版本数据
2.适当的隔离级别选择很重要,达梦支持读已提交和可重复读两种基于MVCC的隔离级别
3.定期维护回滚段空间可以防止性能下降
达梦数据库MVCC机制验证实验
实验环境准备
达梦数据库DM8
两个独立的数据库会话(会话A和会话B)
创建测试表并插入初始数据
-- 在两个会话中都执行
CREATE TABLE mvcc_test (
id INT PRIMARY KEY,
name VARCHAR(50),
value INT);
INSERT INTO mvcc_test VALUES(1, '初始数据', 100);
COMMIT;
验证读不阻塞写(会话A读,会话B写)
-- 会话A(设置隔离级别为读已提交)
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
BEGIN;
SELECT * FROM mvcc_test WHERE id = 1; -- 看到初始值
-- 会话B
BEGIN;
UPDATE mvcc_test SET value = 200 WHERE id = 1;
-- 不提交
-- 会话A再次查询
SELECT * FROM mvcc_test WHERE id = 1; -- 仍然看到初始值100,不会看到未提交的200
3. 验证写不阻塞读(会话A写,会话B读)
-- 会话A
BEGIN;
UPDATE mvcc_test SET value = 300 WHERE id = 1;
-- 不提交
-- 会话B
BEGIN;
SELECT * FROM mvcc_test WHERE id = 1; -- 可以立即查询,看到的是旧值100
4. 验证提交后的可见性
-- 会话A
COMMIT; -- 提交value=300的修改
-- 会话B
SELECT * FROM mvcc_test WHERE id = 1; -- 仍然看到100(可重复读隔离级别下)
COMMIT;
-- 会话B新事务
BEGIN;
SELECT * FROM mvcc_test WHERE id = 1; -- 现在可以看到300
5. 验证回滚段的使用
-- 查询回滚段信息(需要DBA权限)
SELECT * FROM V$ROLLSTAT;
SELECT * FROM V$TRANSACTION;
-- 会话A
BEGIN;
UPDATE mvcc_test SET value = 400 WHERE id = 1;
-- 不提交
-- 观察V$TRANSACTION视图中有对应事务
-- 会话B
BEGIN;
SELECT * FROM mvcc_test WHERE id = 1; -- 看到300
-- 通过查询V$ROLLSTAT可以观察到回滚段活动增加
实验分析:
1.读不阻塞写:实验步骤2验证了读操作不会因为写操作而阻塞,读事务看到的是修改前的数据版本。
2.写不阻塞读:实验步骤3验证了写操作不会阻塞读操作,读事务可以立即获取数据而不需要等待写事务完成。
3.版本隔离性:实验步骤4验证了不同隔离级别下的可见性规则,在读已提交隔离级别下,会话B在提交后能看到最新数据;而在可重复读隔离级别下,会话B在事务内看到的是事务开始时的快照。
4.回滚段使用:通过系统视图可以观察到回滚段确实被用于存储旧版本数据。
实验结论:
通过这个实验,我们验证了达梦数据库MVCC机制的几个关键特性:
1.通过多版本实现读写不互相阻塞
2.通过事务ID和回滚段维护数据版本
3.不同隔离级别下数据可见性的差异
4.回滚段确实被用于存储旧版本数据
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