MySQL的mvcc

mvcc（多版本并发控制）

• 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 。使得在InnoDB的事务隔离级别下执行 一致性读操作有了保证。可以认为是行级锁的变种，在很多情况下可以避免加锁，开销更低

• mvcc没有正式的标准，不同数据库实现方式不一样，也不是普遍使用的，mysql也只有innodb使用了mvcc

• mvcc只适用于可重复读 ，和读已提交两个隔离级别，

  • 因为读未提交查询并不会读取适合事务版本的行版本，而是每次都读取最新的版本，也就是当前读
  • 串行化不兼容是因为读会锁定返回的每一行

快照度和当前读

• 快照读

  • MVCC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
  • 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

• 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。
  • 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。例如对数据进行增删改都会进行当前读。

mvcc的实现原理

• mvcc 依赖于隐藏列、undo日志和 Read View

• innodb的隐藏字段

  • trx_id 事务id，每一个事务对某条聚簇索引进行修改时，就会把该事务的id赋值给trx_id
  • roll_pointer 每次对某条聚簇索引进行改动时，都会把旧的版本写入到undo日志中，随着修改次数的增加，所有的旧版本都会被roll_pointer连接成一个链表，称为版本链，版本链的头节点就是当前最新数据，这个隐藏列相当于一个指针，可以通过它来找到修改前的信息

• Read View

  • Read View就是在使用mvcc机制进行快照读操作产生的读视图，当事务启动就会生成数据库系统当前的快照
  • innodb为每个事务都构建了一个数组，用来记录并维护系统当前活跃的事务id，也就是未提交的事务
  • 因为 mvcc只适用于可重复读 ，和读已提交两个隔离级别，所以Read View只适用于这两个隔离级别，主要作用就是判断版本链中的哪个版本是当前事务可见的
  • Read View包含四部分：
    • creator_trx_id ，创建这个 Read View 的事务 ID，只有在对表中的记录做改动时才会为事务分配事务id，否则在一个只读事务中的事务id值都默认为0。
    • trx_ids ，表示在生成ReadView时当前系统中活跃的（启动了，但是还没有提交）读写事务的事务id列表 。
    • up_limit_id ，活跃的事务中最小的事务 ID。
    • low_limit_id ，表示生成ReadView时系统中应该分配给下一个事务的 id 值。也就是系统最大的事务id值，并不是正在活跃的事务ID。
  • 执行规则，如何判断记录的某个版本是否可见:
    • 如果被访问版本的trx_id属性值与ReadView中的 creator_trx_id 值相同，意味着当前事务在访问 它自己修改过的记录，所以该版本可以被当前事务访问。
    • 如果被访问版本的trx_id属性值小于ReadView中的活跃的事务中最小的事务 ID值，表明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView前已经提交，所以该版本可以被当前事务访问。
    • 如果被访问版本的trx_id属性值大于或等于ReadView中的 low_limit_id 值，也就是大于ReadView生成时系统最大的事务id值，说明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView后才开启，所以该版本不可以被当前事务访问。
    • 如果被访问版本的trx_id属性值在ReadView的 up_limit_id 和 low_limit_id 之间，那就需要判 断一下trx_id属性值是不是在 trx_ids 列表中。
      • 如果在，说明创建ReadView时生成该版本的事务还是活跃的，事务还没有提交，该版本不可以被访问。
      • 如果不在，说明创建ReadView时生成该版本的事务已经被提交，该版本可以被访问。

• MVCC整体操作流程：

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

• 在隔离级别为读已提交（Read Committed）时，一个事务中的每一次 SELECT 查询都会重新获取一次 Read View。

• 当隔离级别为可重复读的时候，就避免了不可重复读，这是因为一个事务只在第一次 SELECT 的时候会 获取一次 Read View，而后面所有的 SELECT 都会复用这个 Read View，

  • 因为只会读取一次Read View，多次读取结果也是一样的，因此没有出现幻读现象，所以说在 MySQL 的可重复读隔离级别下，不存在幻读问题。

• 这样做的好处是大多数查询都不在需要获取锁了，只需要确保查询符合条件的行即可，

• 缺点是每一行数据会有更多的列，检查行时也需要做额外工作

mvcc解决的问题

• 读写之间互不阻塞，提高并发能力
• 降低了死锁的概率，因为是采用乐观锁的方式，读数据不加锁
• 解决了快照读的问题，无论事务运行多长时间，看到的数据都是一致的，也意味着不同事务可以再同一时间看到同一张表中的不同数据