数据库——mvcc

 

一、基本概念

mvcc是multi-version concurrency control（多版本并发控制）的英文缩写，它是现代数据库解决高并发读写场景时，提供高性能的一种并发控制方式，相当于一种数据库乐观锁的实现方式。这里的多版本是指同一数据会存在多条拷贝，即多个版本，这些版本构成一条版本链，而每个事务只能看到其中的某个合理的版本号数据。

二、适用范围

mvcc适用于数据库两种事务隔离级别，即读已提交和可重复读，而mvcc与读未提交和串行化不兼容。另外两种事务隔离界别，读未提交，由于可以读取到其他事务的未提交数据，即最新版本的数据，所以不需要做版本控制；而串行化，直接锁表或锁定读写的数据行，不存在并发读写同一数据的情况，所以也不需要做并发控制。

三、实现方式

在mysql数据的innodb存储引擎下，每个表都隐含三个隐藏列，其中两个与mvcc有关（第三个是db_row_id，当表没有主键时，会自动生成一列隐藏主键列，大小6字节），即

• 数据行版本号：db_trx_id，记录最近更新这条数据或插入数据的事务id，大小6字节
• 回滚指针：db_roll_ptr，指向该行数据的上一个版本数据的地址，大小7字节。所有旧版本数据在undo log中以链表的形式组织在一起。

每当开启一个事务时，数据库系统版本号会递增，而事务会获取这个版本号作为这个事务的id。根据mvcc的查询规则，个人推测系统版本号是随着新建事务的时间顺序，单调递增的。

1.insert操作

插入数据时，数据行版本号记录当前事务id，回滚指针是null。

2.update操作

修改数据时，先把旧版本数据复制到undo log中，再修改当前数据，并标记数据行版本号为当前事务id，回滚指针记录复制到undo log中的旧版本数据地址

3.delete操作

删除数据时，修改数据头部信息中deleted_flag，表示被删除，当提交时，才删除。

4.select操作

查询数据时，会比较当前事务id和数据的数据行版本号，并结合可读视图来确定哪些数据可见。

• 数据行版本号小于当前事务id，说明是当前事务开启前就提交的数据，因此可以查询到；数据行版本号等于当前事务id，说明是当前事务插入或修改的数据，因此也可以查询到。
• （关于删除版本号的概念和作用，有待进一步研究）删除版本号是null，说明是未删除数据，因此可以查询到；删除版本号小于当前事务id，说明是当前事务开启前就被删除的数据，因此不会被查询到；删除版本号等于当前事务id，说明是当前事务删除的数据，因此不会被查询到；删除版本号大于当前事务id，说明是当前事务开启后后续事务删除的数据，相当于时在未来删除的数据，因此在当前事务中还是可以查询到的。

四、可读视图readview

可读视图是在读已提交或可重复读隔离级别下，判断哪些数据可以返回的一个工具，它包含了当前事务执行时，数据库中所有活跃事务的id。

在读已提交隔离级别时，一个事务中每次select前，都会生成一份新的可读视图。因为这期间可能有其他事务提交或开启，所以每次的readview可能不同。而可重复读隔离级别时，只有在第一次select前才生出可读视图，后面的多次select都使用同样的可读视图。

当查询数据时，会比较数据的行版本号和当前事务可读视图。

• 如果数据行版本号小于可读视图中最小的事务id，说明该版本数据在当前事物开启前就已经提交，因此可以查看。
• 如果数据行版本号大于可读视图中最大的事务id，说明修改该版本数据的事务开启时间晚于当前事务开启，即相当于是被未来时间的事务修改的，因此不可以查看。那么会根据回滚指针，在undo log的版本链中，查找上一版本数据，再进行同样的比较，直到找到符合条件的版本数据。
• 如果数据行版本号介于可读视图中最大的事务id和最小事务id之间，那么需要比较是否存在与可读视图中。如果存在，说明修改数据的事务还没有提交，那么不可以查看。如果不存在，说明已经提交，那么可以查看。

 

更多讲解，可参考以下博客

https://juejin.im/post/5c68a4056fb9a049e063e0ab

https://www.jianshu.com/p/f692d4f8a53e

https://draveness.me/database-concurrency-control/

https://zhuanlan.zhihu.com/p/64576887