MVCC的含义，如何实现的？

一、MVCC简介

1、什么是MVCC

MVCC(Multi Version Concurrency Control的简称)，代表多版本并发控制。与MVCC相对的，是基于锁的并发控制，Lock-Based Concurrency Control)。
MVCC最大的优势：读不加锁，读写不冲突。在读多写少的OLTP应用中，读写不冲突是非常重要的，极大的增加了系统的并发性能

了解MVCC前，我们先学习下Mysql架构和数据库事务隔离级别

2、MYSQL 架构

MySQL从概念上可以分为四层，顶层是接入层，不同语言的客户端通过mysql的协议与mysql服务器进行连接通信，接入层进行权限验证、连接池管理、线程管理等。下面是mysql服务层，包括sql解析器、sql优化器、数据缓冲、缓存等。再下面是mysql中的存储引擎层，mysql中存储引擎是基于表的。最后是系统文件层，保存数据、索引、日志等。

3、MVCC是为了解决什么问题?

• 大多数的MYSQL事务型存储引擎,如,InnoDB，Falcon以及PBXT都不使用一种简单的行锁机制.事实上,他们都和MVCC–多版本并发控制来一起使用。
• 大家都应该知道,锁机制可以控制并发操作,但是其系统开销较大,而MVCC可以在大多数情况下代替行级锁,使用MVCC,能降低其系统开销。

二、MVCC具体实现

MVCC是通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现的。这两个列，一个保存了行的创建时间，一个保存行的过期时间（或删除时间）。当然存储的并不是实际的时间值，而是系统版本号（system version number)。每开始一个新的事务，系统版本号都会自动递增。事务开始时刻的系统版本号会作为事务的版本号，用来和查询到的每行记录的版本号进行比较。
下面看一下在REPEATABLE READ隔离级别下，MVCC具体是如何操作的。

• SELECT
  InnoDB会根据以下两个条件检查每行记录：
  1、InnoDB只查找版本早于当前事务版本的数据行（也就是，行的系统版本号小于或等于事务的系统版本号），这样可以确保事务读取的行，要么是在事务开始前已经存在的，要么是事务自身插入或者修改过的。
  2、行的删除版本要么未定义，要么大于当前事务版本号。这可以确保事务读取到的行，在事务开始之前未被删除。
  只有符合上述两个条件的记录，才能返回作为查询结果。
• INSERT
  InnoDB为新插入的每一行保存当前系统版本号作为行版本号。
• DELETE
  InnoDB为删除的每一行保存当前系统版本号作为行删除标识。
• UPDATE
  InnoDB为插入一行新记录，保存当前系统版本号作为行版本号，同时保存当前系统版本号到原来的行作为行删除标识。
  保存这两个额外系统版本号，使大多数读操作都可以不用加锁。这样设计使得读数据操作很简单，性能很好，并且也能保证只会读取到符合标准的行，不足之处是每行记录都需要额外的存储空间，需要做更多的行检查工作，以及一些额外的维护工作

举例Demo

create table riemann( 
id int primary key auto_increment, 
name varchar(20));

transaction 1:

start transaction;
insert into riemann values(NULL,'riemann');
insert into riemann values(NULL,'chow');
commit;

假设系统初始事务ID为1；

ID	NAME	创建时间(事务ID)	过期时间(事务ID)
1	riemann	1	undefined
2	chow	1	undefined

transaction 2:

start transaction;
select * from riemann ;  //(1)
select * from riemann ;  //(2)
commit

SELECT

假设当执行事务2的过程中，准备执行语句(2)时，开始执行事务3：

transaction 3:

start transaction;
insert into riemann values(NULL,'peng');
commit;

ID	NAME	创建时间(事务ID)	过期时间(事务ID)
1	riemann	1	undefined
2	chow	1	undefined
3	peng	3	undefined

事务3执行完毕，开始执行事务2 语句2，由于事务2只能查询创建时间小于等于2的，所以事务3新增的记录在事务2中是查不出来的，这就通过乐观锁的方式避免了幻读的产生。

UPDATE

假设当执行事务2的过程中，准备执行语句(2)时，开始执行事务4：

transaction session 4:

start transaction;
update riemann set name = 'edgar' where id = 2;
commit;

InnoDB执行UPDATE，实际上是新插入了一行记录，并保存其创建时间为当前事务的ID，同时保存当前事务ID到要UPDATE的行的删除时间。

ID	NAME	创建时间(事务ID)	过期时间(事务ID)
1	riemann	1	undefined
2	chow	1	4
2	edgar	4	undefined

事务4执行完毕，开始执行事务2 语句2，由于事务2只能查询创建时间小于等于2的，所以事务修改的记录在事务2中是查不出来的，这样就保证了事务在两次读取时读取到的数据的状态是一致的。

DELETE

假设当执行事务2的过程中，准备执行语句(2)时，开始执行事务5：

transaction session 5:

start transaction;
delete from riemann where id = 2;
commit;

ID	NAME	创建时间(事务ID)	过期时间(事务ID)
1	riemann	1	undefined
2	chow	1	5

事务5执行完毕，开始执行事务2 语句2，由于事务2只能查询创建时间小于等于2、并且过期时间大于等于2，所以id=2的记录在事务2 语句2中，也是可以查出来的,这样就保证了事务在两次读取时读取到的数据的状态是一致的。