MySQL数据库多版本并发控制MVCC

目录

一、什么是多版本并发控制（MVCC）

二、快照读与当前读

1、快照读

2、当前读

三、MVCC实现原理

1、MVCC适用的隔离级别

2、实现原理之隐藏字段、undo log版本链

3、实现原理之ReadView

1、ReadView的组成

2、ReadView的规则

3、ReadView的流程

四、总结

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一、什么是多版本并发控制（MVCC）

MVCC （Multiversion Concurrency Control），多版本并发控制。
顾名思义，MVCC 是通过数据行的多个版本管理来实现数据库的 并发控制 。这项技术使得在InnoDB的事务隔离级别下执行 一致性读 操作有了保证。

换言之，就是为了查询一些正在被另一个事务更新的行，并且可以看到它们被更新之前的值，这样在做查询的时候就不用等待另一个事务释放锁。

组成：隐藏字段（rowId+trxId）+undolog+readview

• 隐藏字段（rowId+trxId）
  • rowId：针对每一行行格式，都会对应有一个隐藏记录的rowid
  • trxId：一次事务的操作，就会生成一个trxid
• Undo Log：根据隔离级别，来记录每次操作的数据记录，多版本
• Read View：根据对应的对应的undolog+trxid+隔离级别，来判断决定是否能够查询的到某记录数据

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二、快照读与当前读

        MVCC在MySQL InnoDB中的实现主要是为了提高数据库并发性能，用更好的方式去处理 读-写冲突 ，做到即使有读写冲突时，也能做到 不加锁 ， 非阻塞并发读 ，而这个读指的就是 快照读 , 而非 当前读 。

        当前读实际上是一种加锁的操作，是悲观锁的实现。而MVCC本质是采用乐观锁思想的一种方式。

1、快照读

        快照读又叫一致性读，读取的是快照数据。不加锁的简单的 SELECT 都属于快照读，即不加锁的非阻塞读；比如这样：

SELECT * FROM player WHERE ...

之所以出现快照读的情况，是基于提高并发性能的考虑，快照读的实现是基于MVCC，它在很多情况下，避免了加锁操作，降低了开销。

既然是基于多版本，那么快照读可能读到的并不一定是数据的最新版本，而有可能是之前的历史版本。

快照读的前提是隔离级别不是串行级别，串行级别下的快照读会退化成当前读。

2、当前读

        当前读读取的是记录的最新版本（最新数据，而不是历史版本的数据），读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。加锁的 SELECT，或者对数据进行增删改都会进行当前读。比如：

SELECT * FROM student LOCK IN SHARE MODE;  # 共享锁

SELECT * FROM student FOR UPDATE; # 排他锁

INSERT INTO student values ...  # 排他锁

DELETE FROM student WHERE ...  # 排他锁

UPDATE student SET ...  # 排他锁

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三、MVCC实现原理

1、MVCC适用的隔离级别

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2、实现原理之隐藏字段、undo log版本链

• 隐藏字段（rowId+trxId）

  • rowId：针对每一行行格式，都会对应有一个隐藏记录的rowid
  • trxId：一次事务的操作，就会生成一个trxid
  • roll_pointer ：每次对某条聚簇索引记录进行改动时，都会把旧的版本写入到 undo日志 中，然后这个隐藏列就相当于一个指针，可以通过它来找到该记录修改前的信息。

• Undo Log
  根据隔离级别，来记录每次操作的数据记录，多版本

        insert undo只在事务回滚时起作用，当事务提交后，该类型的undo日志就没用了，它占用的UndoLog Segment也会被系统回收（也就是该undo日志占用的Undo页面链表要么被重用，要么被释放）。

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3、实现原理之ReadView

根据对应的对应的undolog+trxid+隔离级别，来判断决定是否能够查询的到某记录数据

• 使用 READ UNCOMMITTED 隔离级别的事务，由于可以读到未提交事务修改过的记录，所以直接读取记录的最新版本就好了。
• 使用 SERIALIZABLE 隔离级别的事务，InnoDB规定使用加锁的方式来访问记录。

1、ReadView的组成

2、ReadView的规则

        有了这个ReadView，这样在访问某条记录时，只需要按照下边的步骤判断记录的某个版本是否可见。

3、ReadView的流程

了解了这些概念之后，我们来看下当查询一条记录的时候，系统如何通过MVCC找到它：

1. 首先获取事务自己的版本号，也就是事务 ID；
2. 获取 ReadView；
3. 查询得到的数据，然后与 ReadView 中的事务版本号进行比较；
4. 如果不符合 ReadView 规则，就需要从 Undo Log 中获取历史快照；
5. 最后返回符合规则的数据。

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四、总结

        这里介绍了 MVCC 在 READ COMMITTD 、 REPEATABLE READ 这两种隔离级别的事务在执行快照读操作时访问记录的版本链的过程。这样使不同事务的 读-写 、 写-读 操作并发执行，从而提升系统性能。

        核心点在于 ReadView 的原理， READ COMMITTD 、 REPEATABLE READ 这两个隔离级别的一个很大不同就是生成ReadView的时机不同：

• READ COMMITTD 在每一次进行普通SELECT操作前都会生成一个ReadView
• REPEATABLE READ 只在第一次进行普通SELECT操作前生成一个ReadView，之后的查询操作都重复使用这个ReadView就好了。

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