MYSQL MVCC 实现原理

1. MVCC简介

1.1 什么是MVCC

MVCC是一种多版本并发控制机制。

1.2 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.

1.3 MVCC实现

MVCC是通过保存数据在某个时间点的快照来实现的. 不同存储引擎的MVCC. 不同存储引擎的MVCC实现是不同的,典型的有乐观并发控制和悲观并发控制.

2.MVCC 具体实现分析

下面,我们通过InnoDB的MVCC实现来分析MVCC使怎样进行并发控制的. 
InnoDB的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，分别保存了这个行的创建时间，一个保存的是行的删除时间。这里存储的并不是实际的时间值,而是系统版本号(可以理解为事务的ID)，没开始一个新的事务，系统版本号就会自动递增，事务开始时刻的系统版本号会作为事务的ID.下面看一下在REPEATABLE READ隔离级别下,MVCC具体是如何操作的.

2.1简单的小例子

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

假设系统的版本号从1开始.

INSERT

InnoDB为新插入的每一行保存当前系统版本号作为版本号. 
第一个事务ID为1；

start transaction;
insert into yang values(NULL,'yang') ;
insert into yang values(NULL,'long');
insert into yang values(NULL,'fei');
commit;
   
   
     
     
     
     

      
      
      
      
1
      
      
      
      
2
      
      
      
      
3
      
      
      
      
4
      
      
      
      
5
     
     
     
     
   
   
     
     
     
     

      
      
      
      
1
      
      
      
      
2
      
      
      
      
3
      
      
      
      
4
      
      
      
      
5
     
     
     
     

对应在数据中的表如下(后面两列是隐藏列,我们通过查询语句并看不到)

id	name	创建时间(事务ID)	删除时间(事务ID)
1	yang	1	undefined
2	long	1	undefined
3	fei	1	undefined

SELECT

InnoDB会根据以下两个条件检查每行记录: 
a.InnoDB只会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. 
b.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a,b同时满足的记录，才能返回作为查询结果.

DELETE

InnoDB会为删除的每一行保存当前系统的版本号(事务的ID)作为删除标识. 
看下面的具体例子分析: 
第二个事务,ID为2;

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

      
      
      
      
1
      
      
      
      
2
      
      
      
      
3
      
      
      
      
4
     
     
     
     
   
   
     
     
     
     

      
      
      
      
1
      
      
      
      
2
      
      
      
      
3
      
      
      
      
4
     
     
     
     

假设1

假设在执行这个事务ID为2的过程中,刚执行到(1),这时,有另一个事务ID为3往这个表里插入了一条数据; 
第三个事务ID为3;

start transaction;
insert into yang values(NULL,'tian');
commit;
   
   
     
     
     
     

      
      
      
      
1
      
      
      
      
2
      
      
      
      
3
     
     
     
     
   
   
     
     
     
     

      
      
      
      
1
      
      
      
      
2
      
      
      
      
3
     
     
     
     

这时表中的数据如下:

id	name	创建时间(事务ID)	删除时间(事务ID)
1	yang	1	undefined
2	long	1	undefined
3	fei	1	undefined
4	tian	3	undefined

然后接着执行事务2中的(2),由于id=4的数据的创建时间(事务ID为3),执行当前事务的ID为2,而InnoDB只会查找事务ID小于等于当前事务ID的数据行,所以id=4的数据行并不会在执行事务2中的(2)被检索出来,在事务2中的两条select 语句检索出来的数据都只会下表:

id	name	创建时间(事务ID)	删除时间(事务ID)
1	yang	1	undefined
2	long	1	undefined
3	fei	1	undefined

假设2

假设在执行这个事务ID为2的过程中,刚执行到(1),假设事务执行完事务3后，接着又执行了事务4; 
第四个事务:

start   transaction;  
delete from yang where id=1;
commit;  
   
   
     
     
     
     

      
      
      
      
1
      
      
      
      
2
      
      
      
      
3
     
     
     
     
   
   
     
     
     
     

      
      
      
      
1
      
      
      
      
2
      
      
      
      
3
     
     
     
     

此时数据库中的表如下:

id	name	创建时间(事务ID)	删除时间(事务ID)
1	yang	1	4
2	long	1	undefined
3	fei	1	undefined
4	tian	3	undefined

接着执行事务ID为2的事务(2),根据SELECT 检索条件可以知道,它会检索创建时间(创建事务的ID)小于当前事务ID的行和删除时间(删除事务的ID)大于当前事务的行,而id=4的行上面已经说过,而id=1的行由于删除时间(删除事务的ID)大于当前事务的ID,所以事务2的(2)select * from yang也会把id=1的数据检索出来.所以,事务2中的两条select 语句检索出来的数据都如下:

id	name	创建时间(事务ID)	删除时间(事务ID)
1	yang	1	4
2	long	1	undefined
3	fei	1	undefined

UPDATE

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.

假设3

假设在执行完事务2的(1)后又执行,其它用户执行了事务3,4,这时，又有一个用户对这张表执行了UPDATE操作: 
第5个事务:

start  transaction;
update yang set name='Long' where id=2;
commit;
   
   
     
     
     
     

      
      
      
      
1
      
      
      
      
2
      
      
      
      
3
     
     
     
     
   
   
     
     
     
     

      
      
      
      
1
      
      
      
      
2
      
      
      
      
3
     
     
     
     

根据update的更新原则:会生成新的一行,并在原来要修改的列的删除时间列上添加本事务ID,得到表如下:

id	name	创建时间(事务ID)	删除时间(事务ID)
1	yang	1	4
2	long	1	5
3	fei	1	undefined
4	tian	3	undefined
2	Long	5	undefined

继续执行事务2的(2),根据select 语句的检索条件,得到下表:

id	name	创建时间(事务ID)	删除时间(事务ID)
1	yang	1	4
2	long	1	5
3	fei	1	undefined

还是和事务2中(1)select 得到相同的结果.