MVCC-多版本并发控制

目录

[什么是MVCC ？](#什么是MVCC ？)

MVCC关键知识点

隐式字段

事务ID

[undo log](#undo log)

版本链

快照和当前读

[Read View](#Read View)

MVCC实现原理

执行流程

MVCC实现"读已提交"

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什么是MVCC ？

MVCC(Mutil-Version Concurrency Control)，全称：多版本并发控制 ，这是一种并发事务环境下实现数据安全控制的方法 ，其本质上是一种乐观锁 的实现。MySQL在InnoDB存储引擎中，通过MVCC实现读已提交 (READ COMMITTD)和可重复读(REPEATABLE READ)这两种隔离级别。相对于加锁，MVCC用更好的方式去处理读写冲突，有效提高数据库并发性能。

MVCC关键知识点

MVCC的实现，主要通过事务ID 、undolog 日志 、版本链。

隐式字段

InnoDB存储引擎，每一行记录都有两个隐藏列trx_id、roll_pointer，如果表中没有主键和非NULL唯一键时，则还会有第三个隐藏的主键列row_id。

事务ID

事务每次开启前，都会从数据库获得一个事务ID：trx_id，该值属于自增长，每进行一次事务操作，就会自增1。可以从事务ID判断事务的执行先后顺序。

undo log

undo log，回滚日志，用于记录数据被修改前的信息。在表记录修改之前，会先把数据拷贝到undo log里，如果事务回滚，即可以通过undo log来还原数据。也可以用于用于MVCC快照读。

版本链

多个事务并行操作某一行数据时，不同事务对该行数据的修改会产生多个版本，然后通过回滚指针（roll_pointer），连成一个链表，这个链表就称为版本链。

假设现在有一张core_user表，表里面有一条数据，id为1，名字为孙权：

现在开启一个事务A：对core_user表执行update core_user set name ="曹操" where id=1,会进行如下流程操作

• 首先获得一个事务ID=100
• 把core_user表修改前的数据，拷贝到undo log
• 修改core_user表中，id=1的数据，名字改为曹操
• 把修改后的数据事务Id=101改成当前事务版本号，并把roll_pointer指向undo log数据地址。

快照和当前读

快照读

读取的是记录数据的可见版本（有旧的版本）。不加锁，普通的select语句都是快照读。

例如：

select * from core_user where id > 2;

当前读

读取的是记录数据的最新版本，显式加锁的都是当前读。

例如：

select * from core_user where id > 2 for update;

select * from account where id > 2 lock in share mode;

Read View

事务在执行SQL时，会产生一个ReadView数据快照，用于判断当前事务可见哪个版本的数据。

ReadView中保存了四个重要字段：

• m_ids：通过一个List数据结构，保存未提交的活跃读写事务ID。
• min_limit_id：表示生成Read View时，活跃读写事务中最小的事务id，即m_ids中的最小值。
• max_limit_id：表示生成Read View时，系统中应该分配给下一个事务的id值。
• creator_trx_id： 创建当前Read View的事务ID。

可见性判断规则：

当事务查询数据时，会从版本链的最新版本开始，通过 Read View 判断该版本是否可见。若不可见，则沿DB_ROLL_PTR回溯到上一个版本，重复判断，直到找到可见版本或版本链结束（返回空）。

对于版本链中的某个版本（ DB_TRX_ID 为trx_id），当前事务能否看到它，取决于：

• 若trx_id == creator_trx_id：该版本由当前事务修改，可见；
• 若trx_id < min_trx_id：修改该版本的事务在当前事务生成 Read View 前已提交，可见；
• 若trx_id > max_trx_id：修改该版本的事务在当前事务生成Read View 后才启动，不可见；
• 若min_trx_id ≤ trx_id ≤ max_trx_id：

若trx_id在m_ids中（即修改事务仍活跃），不可见；

若trx_id不在m_ids中（即修改事务已提交），可见。

MVCC实现原理

执行流程

1. 获取事务的版本号，即事务ID
2. 获取Read View
3. 查询得到的数据，然后Read View中的事务版本号进行比较。
4. 如果不符合Read View的可见性规则， 即就需要Undo log中历史快照;
5. 最后返回符合规则的数据

所以，InnoDB 实现MVCC，是通过Read View+ Undo Log实现的，Undo Log 保存了历史快照，Read View可见性规则帮助判断当前版本的数据是否可见。

MVCC实现"读已提交"

在读已提交的事务隔离级别下，仍然存在不可重复读的事务并发问题。

例如：core_user表中，已存在如下数据，事务隔离级别设置为读已提交（RC），事务A和事务B同时对core_user表进行查询和修改操作。

最终，事务A查询到的结果是，name=曹操的记录，发生不可重复读的事务并发问题。

MVCC的执行流程如下：

1. A开启事务，首先得到一个事务ID为100：trx_id=100
2. B开启事务，得到事务ID为101：trx_id=101
3. 事务A和事务B，会各自生成一个Read View
4. 事务A第一次查询时，通过trx_id=100，查到name=孙权
5. 事务B进行修改操作，把名字改为曹操。把原数据拷贝到undo log,然后对数据进行修改，标记事务ID和上一个数据版本在undo log的地址。
6. 事务A再次执行查询操作，会新生成一个Read View
7. 回到版本链中，查找到最新版本的列name的内容是：曹操该版本的trx_id值为101