什么是MVCC

什么是MVCC？#

MVCC，全称为Multi-Version Concurrency Control，即多版本并发控制。主要的目的是为了提高数据库的性能，更好地处理读写冲突，即使出现了读写冲突也可以通过不加锁的方式来解决。
多版本是指数据库中的数据存在多个版本，

当前读和快照读#

在介绍MVCC前，需要先了解当前读和快照读两个概念。

当前读#

在当前读中，事务只能读取已经提交的数据。这意味着如果一个事务正在对数据行做出修改，而另一个事务也要读取这一行，后者会等待前者完成修改。因此，当前读会提供更加一致的视图。
MySQL中提供了两种当前读的实现：

• 一致性读
  在可重复读的隔离等级下，MySQL使用一致性读来实现当前都。在事务开始时，会创建一个一致性视图，这个视图是事务开始时刻数据库的快照，在事务执行期间，无论其他事务对数据做了何种修改，当前事务都只会从这个一致性视图中读取数据，保证了读取的一致性。
• 锁定读
  当使用锁定读时，会对数据上一把共享锁或者排他锁，从而保证了数据的一致性。
  锁定读适用于需要严格控制并发的场景，而且加锁带来的性能开销较大。

当前读会使用到的语法

select ... lock in share mode

select ... for update

update

delete

insert

快照读#

快照读允许事务读取一个事务开始时的数据快照，而不受其他事务的影响。这意味着事务在其执行期间看到的数据保持一致，即使其他事务在此期间对数据进行了修改。这种方法通常通过数据库中的一种快照机制来实现，因此不会阻塞其他事务对数据的修改。通常的select操作都是快照读。

MVCC初步#

MySQL中的每行数据，除了用户定义的外，还会有一些自带的隐藏字段。

字段	含义
DB_ROW_ID	自增id（隐藏主键），用于唯一地标识一行数据。
DB_TRX_ID	当前所属的事务id，每个事务在数据库中都有一个唯一的事务id，通过这个字段，可以追踪行数据和事务的所属关系。
DB_ROLL_PTR	保存回滚指针，指向了回滚事务的Undo日志记录。

Undo日志是能实现MVCC的关键所在，其主要有两个作用：

• 事务回滚，当事务回滚时，会用Undo日志中的旧值还原事务的开始状态。
• MVCC实现，通过Undo日志，可以为每个事务都提供一个独立的事务视图。

版本链#

在MVCC中，对于每次更新操作，旧值会被保存到一条undo日志中，看作是该记录的旧版本。随着更新次数的增加，所有的版本都会通过roll_pointer属性连接成一个链表，称之为版本链。
版本链的头节点代表当前记录的最新值。此外，每个版本还包含生成该版本的事务ID。

一致性视图 ReadView#

用来判断版本链中哪个版本对当前事务可见。事务在进行快照读操作时生成的读视图，在该事务执行快照读的时刻，会生成一个数据库系统当前的快照，记录并维护系统当前活跃事务的id（每个事务开启时，都会被分配一个id，这个id是递增的）。另外，MVCC只在读提交和可重复读隔离等级下才有效。
ReadView会维护以下几个字段

字段	说明
m_ids	视图创建时，会将当前还未提交的事务id记录下来，后续即使它们修改了记录行的数据，对于当前事务也是不可见的。m_ids不包括当前自身的事务和已提交的事务。
m_creator_trx_id	当前事务自身的事务id
m_low_limit_id	当前出现过的最大的事务id+1，即下一个将被分配的事务id。大于等于这个id的数据版本均不可见。
m_up_limit_id	活跃事务列表m_ids中最小的事务id，如果m_ids为空，则m_low_limit_id为m_up_limit_id,小于这个id的版本均可见。

通过这几个字段和行数据的隐藏字段进行比对就可完成版本控制：

• 如果被访问的版本的DB_TRX_ID比视图中的m_creator_trx_id相同，说明正在访问自己修改的记录，因此数据的该版本可以被该事务访问。
• 如果DB_TRX_ID小于视图的m_up_limit_id，说明生成该版本数据的事务已经在之前提交了，因此该版本的数据也可以被访问到。
• 如果DB_TRX_ID大于或等于m_low_limit_id，说明生成该版本的事务在当前事务之后才提交的，因此该版本不能被当前事务访问到。
• 如果DB_TRX_ID位于m_up_limit_id和m_low_limit_id之间，则需要进一步检查DB_TRX_ID是否在m_ids列表中。如果在列表中，说明在创建视图时生成该版本的事务仍未提交，则不能访问；如果不在，则说明已经提交过了，那么就可以访问。

一致性视图遵循一个可见性原则：将要修改的数据的DB_TRX_ID和当前其他活跃的事务的id进行比对，如果DB_TRX_ID不可以被访问，那么就顺着DB_ROLL_PTR回滚指针去取出Undo日志中的DB_TRX_ID再进行对比，直到找到满足特定条件的DB_TRX_ID,此时DB_TRX_ID对应的记录就是当前事务可以看到的最新版本。

读提交隔离等级下的视图#

读提交和可重复读下的视图有所差别。
读提交的每一次读取数据都会生成一个当前的视图；而可重复读只会在事务开启时生成一个视图，后面的读取都会在这个视图上操作。这就导致了两个隔离等级下看到的数据有所差别。
举例说明，当前有这样一条数据

DB_ROW_ID	DB_TRX_ID	DB_ROLL_PTR	id	name
1	1		1	小明

现在有三个事务并发执行。

	事务A（事务id：100）	事务B（事务id：200）	事务C（事务id：300）
T1	begin
T2		begin	begin
T3	update user set name = "小王" where id = 1
T4	update user set name = "小红" where id = 1		select * from user where id = 1
T5	commit	update user set name = "小军" where id = 1
T6		update user set name = "小白" where id = 1	select * from user where id = 1
T7		commit
T8			select * from user where id = 1
T9			commit

在T4时刻，事务A和事务B都没有提交，所以是活跃的事务id，即m_ids = { 100, 200 }，四个字段的值分别为

字段	值
m_ids
m_creator_trx_id	300
m_low_limit_id	400
m_up_limit_id	100

T4时刻的版本链是这样的：

那么，在T4时刻事务C能看到的数据应该是name = “小明”。
同理，在T6时刻，事务C看到的数据是name = “小红”，因为此时事务A已经提交了，而在提交读隔离等级下，每次读取都会创建一个新的视图，所以可以看到事务A提交的记录。
此时的视图四个字段值是

字段	值
m_ids
m_creator_trx_id	300
m_low_limit_id	400
m_up_limit_id	200

那么，在T8时刻，事务C看到的数据就是name = “小白”.
此时的视图四个字段值是

字段	值
m_ids
m_creator_trx_id	300
m_low_limit_id	400
m_up_limit_id	400

可重复读隔离等级下的视图#

同样的事务执行流程，正如前面说的，可重复读隔离等级下每次都会使用事务开启时的视图，m_ids始终都是{ 100, 200 }，那么事务C每次读出来的数据都是name = “小明”。