MySQL MVCC - 技术栈

总结自小林coding，bojiangzhou

脏读、不可重复读、幻读 说的都是并发读取的问题，最简单的方式就是给记录加一把锁，不管是更新、读取记录都需要竞争到这把锁之后才能操作。但这种方式的并发性能可想而知会有多么低。

于是 InnoDB 就设计了MVCC来解决并发读取的问题，MVCC 就是多版本并发控制（Multi-Version Concurrency Control）。在 RC、RR 这两种隔离级别下执行SELECT查询时，通过访问记录的版本链，而不需要加锁，这样使得不同事务的读-写操作可以并发执行，从而提升数据库的性能。

MVCC需要依赖undo log版本链：

对于使用 RU 隔离级别的事务来说，由于可以读到未提交事务修改过的记录，所以直接读取记录的最新版本就好了。
对于使用 RC、RR 隔离级别的事务来说，都必须保证读到已提交事务修改过的记录，如果另一个事务修改的记录还未提交，是不能直接读取记录的最新版本的，此时就可以沿着undo版本链查找当前事务可见的版本。

ReadView

那如何判断版本链上的哪个版本是当前事务可见的呢？

InnoDB 设计了一个 ReadView，在执行一个事务的时候就会创建一个ReadView。ReadView 有四个关键属性：

m_ids ：指的是在创建 Read View 时，当前数据库中「活跃事务」的事务 id 列表，注意是一个列表，"活跃事务"指的就是，启动了但还没提交的事务。
min_trx_id ：指的是在创建 Read View 时，当前数据库中「活跃事务」中事务 id 最小的事务，也就是 m_ids 的最小值。
max_trx_id ：这个并不是 m_ids 的最大值，而是创建 Read View 时当前数据库中应该给下一个事务的 id 值，也就是全局事务ID（Max Trx Id）；
creator_trx_id ：指的是创建该 Read View 的事务的事务 id。事务中只有在执行了增删改操作时才会分配一个事务ID，如果是一个只读事务，那 creator_trx_id 默认就为0。

MVCC 流程

undo log 中的隐藏列 trx_id 表示产生这条 undo log 时的事务的事务ID。判断此版本是否可访问的依据就是用 undo log 中的 trx_id 属性值与 ReadView 中的各个属性做比较。

通过如下步骤来判断版本是否可被访问：

① 如果 trx_id 等于 creator_trx_id ，说明当前事务在访问它自己修改过的记录，所以该版本记录可以被当前事务访问。（可以自己访问自己的事务）
② 如果 trx_id 小于 min_trx_id，说明生成该版本记录的事务在当前事务生成 ReadView 前已经提交，所以该版本记录可以被当前事务访问。（可以访问已经提交的事务）
③ 如果 trx_id 大于或等于max_trx_id，说明生成该版本记录的事务在当前事务生成 ReadView 后才开启，所以该版本记录不可以被当前事务访问。（不能访问"未来"的事务）
④ 如果 trx_id 在 min_trx_id 和 max_trx_id 之间，此时再判断一下 trx_id 是不是在 m_ids 列表中，如果在，说明创建 ReadView 时生成该版本记录的事务还是活跃的，该版本记录不可以被访问（不能访问同期未提交的事务）；如果不在，说明创建 ReadView 时生成该版本记录的事务已经被提交，该版本记录可以被访问。（可以访问同期已提交的事务）

RC 和 RR

READ COMMITTED 和 REPEATABLE READ 隔离级别的区别就是它们生成ReadView的时机不同。

READ COMMITTED 是每次查询前都会生成一个独立的 ReadView。
REPEATABLE READ 则只在第一次查询前生成一个 ReadView，之后的查询都重复使用这个 ReadView。
READ UNCOMMITTED 则不需要生成 ReadView，直接读取行记录的数据。

快照读和当前读

简单的SELECT查询，是读取undo版本链上的一个快照版本，可以称为快照读或一致性非锁定读。由于是读取的快照，因此在RR隔离级别下可以避免幻读的发生。

但如果是INSERT、DELETE、UPDATE语句，例如下面的SQL，这个 UPDATE 语句会更新 balance=0 的记录，这种方式就称为当前读，读取的是最新的数据。当前读能读取到别的事务已提交的修改，就可能会产生幻读的问题。UPDATE account SET balance=100 WHERE balance = 0;

而对于幻读现象，不建议将隔离级别升级为串行化，因为这会导致数据库并发时性能很差。MySQL InnoDB 引擎的默认隔离级别虽然是「可重复读」，但是它很大程度上避免幻读现象，解决的方案有两种：

针对快照读（普通 select 语句），是通过 MVCC 方式解决了幻读，因为可重复读隔离级别下，事务执行过程中看到的数据，一直跟这个事务启动时看到的数据是一致的，即使中途有其他事务插入了一条数据，是查询不出来这条数据的，所以就很好了避免幻读问题。
针对当前读（select ... for update 等语句），是通过 next-key lock（记录锁+间隙锁）方式解决了幻读，因为当执行 select ... for update 语句的时候，会加上 next-key lock，如果有其他事务在 next-key lock 锁范围内插入了一条记录，那么这个插入语句就会被阻塞，无法成功插入，所以就很好了避免幻读问题。