MVCC

MVCC

​MVCC，全称Multi-Version Concurrency Control，即多版本并发控制。MVCC是一种并发控制的方法，一般在数据库管理系统中，实现对数据库的并发访问，在编程语言中实现事务内存。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。

当前读

​　　像select lock in share mode(共享锁), select for update ; update, insert ,delete(排他锁)这些操作都是一种当前读，为什么叫当前读？就是它读取的是记录的最新版本，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。

快照读（提高数据库的并发查询能力）

​　　像不加锁的select操作就是快照读，即不加锁的非阻塞读；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；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多版本并发控制，即MVCC,可以认为MVCC是行锁的一个变种，但它在很多情况下，避免了加锁操作，降低了开销；既然是基于多版本，即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

当前读、快照读、MVCC关系

​　　MVCC多版本并发控制指的是维持一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突，快照读是MySQL为实现MVCC的一个非阻塞读功能。MVCC模块在MySQL中的具体实现是由三个隐式字段，undo日志、read view三个组件来实现的。

MVCC解决的问题

​ 　　数据库并发场景有三种，分别为：

​ 　　1、读读：不存在任何问题，也不需要并发控制

​ 　　2、读写：有线程安全问题，可能会造成事务隔离性问题，可能遇到脏读、幻读、不可重复读

​ 　　3、写写：有线程安全问题，可能存在更新丢失问题

​　　MVCC是一种用来解决读写冲突的无锁并发控制，也就是为事务分配单项增长的时间戳，为每个修改保存一个版本，版本与事务时间戳关联，读操作只读该事务开始前的数据库的快照，所以MVCC可以为数据库解决一下问题：

​ 　　1、在并发读写数据库时，可以做到在读操作时不用阻塞写操作，写操作也不用阻塞读操作，提高了数据库并发读写的性能

​ 　　2、解决脏读、幻读、不可重复读等事务隔离问题，但是不能解决更新丢失问题

 

MVCC实现原理

​ 　　mvcc的实现原理主要依赖于记录中的三个隐藏字段，undolog，read view来实现的。

​　　 隐藏字段：每行记录除了我们自定义的字段外，还有数据库隐式定义的DBTRXID,DBROLLPTR,DBROWID等字段

​ 　　　　DBTRXID:6字节，最近修改事务id，记录创建这条记录或者最后一次修改该记录的事务id

​ 　　　　DBROLLPTR:7字节，回滚指针，指向这条记录的上一个版本,用于配合undolog，指向上一个旧版本

​ 　　　　DBROWJD:6字节，隐藏的主键，如果数据表没有主键，那么innodb会自动生成一个6字节的row_id

　　　　DBROWID是数据库默认为该行记录生成的唯一隐式主键，DBTRXID是当前操作该记录的事务ID，DBROLLPTR是一个回滚指针，用于配合undo日志，指向上一个旧版本

​ 　　undo log：undolog被称之为回滚日志，表示在进行insert，delete，update操作的时候产生的方便回滚的日志

​ 　　　　当进行insert操作的时候，产生的undolog只在事务回滚的时候需要，并且在事务提交之后可以被立刻丢弃;当进行update和delete操作的时候，产生的undolog不仅仅在事务回滚的时候需要，在快照读的时候也需要，所以不能随便删除，只有在快照读或事务回滚不涉及该日志时，对应的日志才会被purge线程统一清除（当数据发生更新和删除操作的时候都只是设置一下老记录的deletedbit，并不是真正的将过时的记录删除，因为为了节省磁盘空间，innodb有专门的purge线程来清除deletedbit为true的记录，如果某个记录的deleted_id为true，并且DBTRXID相对于purge线程的read view 可见，那么这条记录一定时可以被清除的）。不同事务或者相同事务的对同一记录的修改，会导致该记录的undolog生成一条记录版本线性表，即链表，undolog的链首就是最新的旧记录，链尾就是最早的旧记录。

​ 　　Read View：Read View是事务进行快照读操作的时候生产的读视图，在该事务执行快照读的那一刻，会生成一个数据系统当前的快照，记录并维护系统当前活跃事务的id，事务的id值是递增的。

　　　　其实Read View的最大作用是用来做可见性判断的，也就是说当某个事务在执行快照读的时候，对该记录创建一个Read View的视图，把它当作条件去判断当前事务能够看到哪个版本的数据，有可能读取到的是最新的数据，也有可能读取的是当前行记录的undolog中某个版本的数据

​　　　　Read View遵循的可见性算法主要是将要被修改的数据的最新记录中的DBTRXID（当前事务id）取出来，与系统当前其他活跃事务的id去对比，如果DBTRXID跟Read View的属性做了比较，不符合可见性，那么就通过DBROLLPTR回滚指针去取出undolog中的DBTRXID做比较，即遍历链表中的DBTRXID，直到找到满足条件的DBTRXID,这个DBTRXID所在的旧记录就是当前事务能看到的最新老版本数据。

​ 　　　　Read View的可见性规则如下所示，首先要知道Read View中的三个全局属性：

​ 　　　　　　trx_list:一个数值列表，用来维护Read View生成时刻系统正活跃的事务ID（1,2,3）

​ 　　　　　　uplimitid:记录trx_list列表中事务ID最小的ID（1）

​　　　　　　 lowlimitid:Read View生成时刻系统尚未分配的下一个事务ID，（4）

​ 　　　　具体的比较规则如下：

​ 　　　　1、首先比较DBTRXID < uplimitid,如果小于，则当前事务能看到DBTRXID所在的记录，如果大于等于进入下一个判断

​　　　　 2、接下来判断DBTRXID >= lowlimitid,如果大于等于则代表DBTRXID所在的记录在Read View生成后才出现的，那么对于当前事务肯定不可见，如果小于，则进入下一步判断

​ 　　　　3、判断DBTRXID是否在活跃事务中，如果在，则代表在Read View生成时刻，这个事务还是活跃状态，还没有commit，修改的数据，当前事务也是看不到，如果不在，则说明这个事务在Read View生成之前就已经开始commit，那么修改的结果是能够看见的。

 

总结：