MySQL - 多版本控制 MVCC 机制初探

MVCC (Multi-Version Concurrency Control)原理

MySQL InnoDB 存储引擎，实现的是基于多版本的并发控制协议——MVCC，而不是基于锁的并发控制。

MVCC 最大的好处是读不加锁，读写不冲突。在读多写少的 OLTP（On-Line Transaction Processing）应用中，读写不冲突是非常重要的，极大的提高了系统的并发性能。

快照读与当前读

在 MVCC 并发控制中，读操作可以分为两类: 快照读（Snapshot Read）与当前读 （Current Read）。

• 快照读：读取的是记录的可见版本（有可能是历史版本），不用加锁。

• 当前读：读取的是记录的最新版本，并且当前读返回的记录，都会加锁，保证其他事务不会再并发修改这条记录。

MVCC 只在 Read Commited 和 Repeatable Read 两种隔离级别下工作

如何区分快照读和当前读呢？ 可以简单的理解为：

• 快照读：简单的 select 操作，属于快照读，不需要加锁。

• 当前读：特殊的读操作，插入/更新/删除操作，属于当前读，需要加锁。

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MVCC 多版本实现

为了更直观地理解 MVCC 的实现原理，这里举一个“事务对某行记录更新的过程”的案例来讲解 MVCC 中多版本的实现。

假设 F1～F6 是表中字段的名字，1～6 是其对应的数据。后面三个隐含字段分别对应该行的隐含ID、事务号和回滚指针，如下图所示

• 隐含 ID（DB_ROW_ID），6 个字节，当由 InnoDB 自动产生聚集索引时，聚集索引包括这个 DB_ROW_ID 的值

• 事务号（DB_TRX_ID），6 个字节，标记了最新更新这条行记录的 Transaction ID，每处理一个事务，其值自动 +1

• 回滚指针（DB_ROLL_PT），7 个字节，指向当前记录项的 Rollback Segment 的 Undo log记录，通过这个指针才能查找之前版本的数据

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【更新过程】

首先，假如这条数据是刚 INSERT 的，可以认为 ID 为 1，其他两个字段为空。

然后，当事务 1 更改该行的数据值时，会进行如下操作，如下图所示

• 用排他锁锁定该行；记录 Redo log；

• 把该行修改前的值复制到 Undo log，即图中下面的行；

• 修改当前行的值，填写事务编号，使回滚指针指向 Undo log 中修改前的行

接下来，与事务 1 相同，此时 Undo log 中有两行记录，并且通过回滚指针连在一起。因此，如果 Undo log 一直不删除，则会通过当前记录的回滚指针回溯到该行创建时的初始内容，所幸的是在 InnoDB 中存在 purge 线程，它会查询那些比现在最老的活动事务还早的 Undo log，并删除它们，从而保证 Undo log 文件不会无限增长，如下图所示

总结

MVCC机制的实现就是通过read-view机制与undo版本链比对机制，使得不同的事务会根据数据版本链对比规则读取同一条数据在版本链上的不同版本数据。