一、概述

MVCC（Multiversion Concurrency Control），多版本并發(fā)控制。它和undo log中的版本鏈息息相關(guān)，MVVC通過數(shù)據(jù)行的多個版本來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制。

簡單的說就是當(dāng)前事務(wù)查詢另一個事務(wù)正在更改的行（如果此時讀取就會發(fā)生臟讀），不用加鎖等待，而是讀取該數(shù)據(jù)的歷史版本，降低響應(yīng)時間。

MVVC是通過undo log和Read View兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。

二、快照讀與當(dāng)前讀

MVCC在MySQL InnoDB中的實(shí)現(xiàn)主要是為了提高數(shù)據(jù)庫并發(fā)性能，用更好的方式去處理讀-寫沖突，做到即使有讀寫沖突時，也能做到不加鎖，非阻塞并發(fā)讀 ，而這個讀指的就是快照讀 , 而非當(dāng)前讀。當(dāng)前讀實(shí)際上是一種加鎖的操作。

1.當(dāng)前讀

當(dāng)前讀讀取的記錄一定是最新的數(shù)據(jù)，讀取時還要保證其他并發(fā)事務(wù)不能修改當(dāng)前記錄，會對讀取的記錄進(jìn)行加鎖。

加鎖的讀被稱為當(dāng)前讀，還有數(shù)據(jù)的增刪改都是要先讀取數(shù)據(jù)的，這一讀取過程也是當(dāng)前讀。

SELECT * FROM t LOCK IN SHARE MODE; # 共享鎖
SELECT * FROM t FOR UPDATE; # 排他鎖
UPDATE SET t..

2.快照讀

快照讀又叫一致性讀，讀取的是數(shù)據(jù)行的快照版本。在MySQL中，普通的select語句（不加for update或lock in share mode的select語句）默認(rèn)就是使用的快照讀，不加鎖。

SELECT * FROM table WHERE ...

之所以這樣，是因?yàn)榭煺兆x可以避免加鎖操作，降低開銷。

當(dāng)事務(wù)的隔離級別是串行時，快照讀就沒有用了，會退化為當(dāng)前讀。

三、隔離級別與版本鏈復(fù)習(xí)

隔離級別：

在MySQL中默認(rèn)的隔離級別就是可重復(fù)讀RR，可以解決不可重復(fù)讀問題，在MySQL中，特別的還額外支持解決幻讀問題。

它是如何解決幻讀問題的呢？有兩種方式：

• 使用間隙鎖和臨鍵鎖解決，簡而言之就是加鎖，在此期間其他事務(wù)不能夠插入數(shù)據(jù)
• MVCC方式，無需加鎖，消耗低（缺點(diǎn)是沒有完全解決幻讀問題）。

undo log版本鏈：

對應(yīng)InnoDB來說，聚簇索引中的每個記錄都包含了兩個必要的隱藏字段：

• trx_id：每次一個事務(wù)對某條聚簇索引記錄進(jìn)行改動時，都會把該事務(wù)的事務(wù)id賦值給trx_id隱藏列。
• roll_pointer：回滾指針，每次修改數(shù)據(jù)時，都會把舊數(shù)據(jù)放入undo log日志中，新的數(shù)據(jù)指向該舊數(shù)據(jù)，做成一個版本鏈，該指針字段就稱為回滾指針，通過該指針可以找到修改前的數(shù)據(jù)。

舉例：

有一個id為8的事務(wù)創(chuàng)建了一條數(shù)據(jù)，那么該記錄的示意圖大概如下：

假設(shè)之后兩個id分別為10、20的事務(wù)對這條記錄進(jìn)行update操作，流程如下：

每次修改都會生成一個undo log日志，每個日志都相互鏈接，構(gòu)成版本鏈，此時該條數(shù)據(jù)的示意圖如下：

每個版本中還包含生成該版本時對應(yīng)的事務(wù)id 。

四、Read View

有了undo log就可以讀取到記錄的歷史版本，那么在什么情況下，讀取哪個版本的記錄呢？這就用到了Read View，它幫我們解決了行的可見性問題。

Read View就是當(dāng)某個事務(wù)在使用MVVC機(jī)制進(jìn)行快照讀操作時產(chǎn)生的讀視圖。該視圖是數(shù)據(jù)庫當(dāng)前所有活躍事務(wù)id（還未提交的事務(wù)）組成的列表的一個快照。

1.實(shí)現(xiàn)原理

四種隔離級別里，讀未提交和串行化是不會使用MVVC的，因?yàn)樽x未提交直接讀取某個數(shù)據(jù)的最新數(shù)據(jù)即可，串行化是通過加鎖來讀的。

讀已提交和可重復(fù)讀都必須保證讀到的數(shù)據(jù)都是其他事務(wù)提交了的，所以，其他事務(wù)修改了數(shù)據(jù)但是還未提交，我們不能夠訪問該數(shù)據(jù)，但可以通過MVVC機(jī)制讀取該記錄的歷史版本，核心問題就是需要判斷版本鏈中的哪條歷史版本是當(dāng)前事務(wù)可見的，這也是ReadView要解決的問題。

Read View包含4個比較重要的內(nèi)容：

• creator_trx_id：創(chuàng)建這個Read View的事務(wù)id，Read View和事務(wù)是一一對應(yīng)的。

只有事務(wù)對表中的記錄做修改時才會為事務(wù)分配事務(wù)id，否則一個事務(wù)中只有讀操作，該事務(wù)的id默認(rèn)為0。

• trx_ids：表示在生成Read View時當(dāng)前系統(tǒng)中活躍的事務(wù)id列表。提交了的事務(wù)不在其中。
• up_limit_id：活躍的事務(wù)中最小的事務(wù)id。
• low_limit_id：表示生成Read View時系統(tǒng)應(yīng)該分配給下一個事務(wù)的id值，同樣也表示系統(tǒng)中最大的事務(wù)id值。

注意：low_limit_id并不是trx_ids中的最大值，事務(wù)id是遞增分配的。比如，現(xiàn)在有id為1， 2，5這三個事務(wù)，之后id為5的事務(wù)提交了。那么一個新的讀事務(wù)在生成ReadView時， trx_ids就包括1和2，up_limit_id的值就是1，low_limit_id的值就是6。

2.Read View規(guī)則

版本鏈

當(dāng)某個事務(wù)有了Read View，訪問某條記錄時，需要按照下面的步驟判斷該記錄的哪個版本可見：

• 如果該版本記錄的trx_id和Read View的creator_trx_id相同，意味著該版本的記錄是由當(dāng)前事務(wù)修改的，因此該版本可以被當(dāng)前事務(wù)訪問
• 如果該版本記錄的trx_id小于Read View的up_limit_id，證明當(dāng)前事務(wù)生成Read View時，此事務(wù)已經(jīng)提交了，所以當(dāng)前事務(wù)可以讀取該版本。
• 如果該版本的trx_id大于等于low_limit_id，證明生成該版本的事務(wù)在當(dāng)前事務(wù)生成Read View之后才開啟，所以該版本不可以被當(dāng)前事務(wù)訪問。
• 如果被訪問版本的trx_id屬性值在ReadView的up_limit_id和low_limit_id之間，那就需要判斷一下trx_id屬性值是不是在trx_ids列表中，如果不在的話才能訪問，否則不能訪問。

3.整體流程

了解了這些概念之后，我們來看下當(dāng)查詢一條記錄的時候，系統(tǒng)如何通過MVCC找到它：

• 首先獲取事務(wù)自己的版本號，也就是事務(wù)ID；
• 獲取 ReadView；
• 查詢得到的數(shù)據(jù)，然后與 ReadView 中的事務(wù)版本號進(jìn)行比較；
• 如果不符合 ReadView 規(guī)則，就需要從Undo Log中獲取歷史快照；
• 最后返回符合規(guī)則的數(shù)據(jù)。

在隔離級別為讀已提交時，一個事務(wù)中的每一次SELECT查詢都會重新獲取一次Read View，而可重復(fù)讀是第一SELECT操作才會生成Read View，之后的查詢操作復(fù)用這一個。

導(dǎo)致這兩種的差距是因?yàn)椋嚎芍貜?fù)讀要保證一個事務(wù)中相同的SELECT讀取的內(nèi)容是相同的。

五、舉例

1.READ

COMMITTED隔離級別下

現(xiàn)在有兩個事務(wù)id分別為10、20的事務(wù)在執(zhí)行：

-- id為10的事務(wù)
begin;
update t set name='李四' where id=1;
update t set name='王五' where id=1;
-- id為20的事務(wù)
更新其他行的數(shù)據(jù)

此刻，表中id為1的記錄得到的版本鏈表如下所示：

此時新來一個事務(wù)執(zhí)行如下操作：

begin;
select * from t where id=1;
-- 事務(wù)10、20未提交

查詢到的結(jié)果為張三。

具體的過程如下：

• 在執(zhí)行select語句前，先生成一個Read View，Read View的creator_trx_id為0，trx_ids列表的內(nèi)容是[10,20]，up_limit_id為10，low_limit_id為21。
• 查詢name為王五的最新版本的記錄，按規(guī)則進(jìn)行對比，因?yàn)閠rx_id為10，10剛好是trx_ids中的記錄，所以這條記錄對當(dāng)前事務(wù)不可見，根據(jù)回滾指針得到下一個版本
• 下一個版本name為李四，也不行
• 繼續(xù)找到name為張三的版本，trx_id為8，8小于up_limit_id，所以該版本對當(dāng)前事務(wù)可見，得到最終結(jié)果

接下來，再將id為10的事務(wù)進(jìn)行commit提交。然后id為20的事務(wù)來更新記錄：

begin;
-- id為20的事務(wù)
update t set name='趙六' where id=1;
update t set name='錢七' where id=1;

此時版本鏈更新為：

再到剛才使用READ COMMITTED隔離級別的事務(wù)中繼續(xù)查找這個id 為1的記錄，得到的結(jié)果為name=王五的那條記錄。執(zhí)行過程如下：

• 生成Read View，Read View的creator_trx_id為0，trx_ids列表的內(nèi)容是[20]，up_limit_id為20，low_limit_id為21。
• 因?yàn)榍皟蓚€版本的記錄trx_id為20，存在trx_ids中，所以跳過
• 到第三條記錄時，trx_id為10，小于20，可以讀取，所以最終結(jié)果為王五

注意：READ COMMITTED，每次讀取數(shù)據(jù)前都生成一個新的ReadView。

2.REPEATABLE READ隔離級別下

假如此時id為10的事務(wù)和id為20的事務(wù)正在修改，都未提交，修改內(nèi)容和前面的一樣，但是還未提交，此時當(dāng)前事務(wù)做一個查詢。

步驟為：

• 生成Read View，Read View的creator_trx_id為0，trx_ids列表的內(nèi)容是[10,20]，up_limit_id為10，low_limit_id為21。
• trx_id為10和20的都不滿足要求
• 最后查找到name為張三的歷史版本的數(shù)據(jù)

此時，id為10的記錄提交事務(wù)。

當(dāng)前事務(wù)又需要select id為1的記錄，步驟為：

• 因?yàn)槭强芍貜?fù)讀，且第一次select已經(jīng)生成過Read View了，所有會復(fù)用它，不重新生成。
• 所以trx_id為10和20的記錄依舊不符合規(guī)則，最終得到的數(shù)據(jù)還是張三，符合可重復(fù)讀的規(guī)范

注意：REPEATABLE READ，每次讀取都復(fù)用第一次生成的Read View

3.如何解決幻讀

假設(shè)現(xiàn)在有一條數(shù)據(jù)，id為1

當(dāng)前活躍的事務(wù)有10和20。

此時當(dāng)前事務(wù)啟動了，執(zhí)行如下SQL語句：

begin;
select * from student where id>=1;

在開始前生成Read View，內(nèi)容如下：creator_trx_id=0，trx_ids= [10,20] ， up_limit_id=10， low_limit_id=21。

由于id大于等于1的數(shù)據(jù)只有一個，且該數(shù)據(jù)的trx_id為8，小于up_limit_id，所以可以讀取到。

在這之后id為10的事務(wù)新增了一行數(shù)據(jù)，增加了id為2的數(shù)據(jù)，且提交了。

此時當(dāng)前線程繼續(xù)查找id>=1的數(shù)據(jù)，因?yàn)槭强芍貜?fù)讀，復(fù)用剛剛的Read View。

得到兩行數(shù)據(jù)，但是因?yàn)閕d為2的數(shù)據(jù)trx_id為10，該值在Read View的trx_ids中存在，所以該記錄對當(dāng)前事務(wù)不可見，所以最后查詢到的數(shù)據(jù)只有一條記錄。

如果當(dāng)前事務(wù)再插入id為2的數(shù)據(jù)就插不進(jìn)去，所以說MVVC只解決了一半的幻讀問題。

到此這篇關(guān)于MySQL MVVC多版本并發(fā)控制的實(shí)現(xiàn)詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)MySQL MVVC內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！