MySQL中的MVCC（多版本并发控制）

MVCC（Multi-Version Concurrency Control）即多版本并发控制。

MVCC通过保留数据的多个版本，使得读写操作可以并行执行而不会相互阻塞，从而大大提高了系统的并发处理能力。

一： MVCC的两种读方式

在实现MVCC的数据库中，有两种主要的读方式：

a. 快照读（Snapshot Read）

这是最常见的一种读方式即普通的select语句，当一个事务执行快照读时，它读取的是事务开始时刻的数据快照。这意味着，无论其他事务如何修改数据，当前事务看到的数据都是一致的，就好像时间静止了。这种读方式避免了锁定整个表或行，从而提高并发性能。

b. 当前读（Current Read）

当前读通常是针对那些需要最新数据的情况，并且会加锁以确保数据的一致性，数据库会读取最新的数据版本。例如，在InnoDB中，SELECT FOR UPDATE语句就是一种当前读，它会锁定选中的行直到事务结束。该读方式可以通过加临键锁即next-key lock（行级锁+间隙锁）解决幻读问题。

总结

MVCC通过允许读操作不阻塞写操作，从而显著提高了数据库的并发性能。它通过维护数据的多个版本来实现这一点，使得读操作可以独立于写操作进行。理解这两种读方式（快照读和当前读）对于设计和优化数据库操作至关重要，特别是在处理高并发场景时。通过合理使用这些特性，可以有效地提高应用程序的性能和响应速度。

二：MVCC实现原理

MVCC主要依赖数据行的隐式字段与undo log生成的日志版本链和ReadView实现。

1.隐式字段

DB_ROW_ID：隐含的自增ID（隐藏主键），用于唯一标识表中的每一行数据，如果数据表没有主键，InnoDB会自动以DB_ROW_ID产生一个聚簇索引。

DB_TRX_ID：该字段存储了当前行数据所属的事务ID。每个事务在数据库中都有一个唯一的事务ID。通过 DB_TRX_ID 字段，可以追踪行数据和事务的所属关系。

DB_ROLL_PTR：该字段存储了回滚指针（Roll Pointer），它指向用于回滚事务的Undo日志记录。

2.undo log

Undo日志是MySQL中的一种重要的事务日志，Undo日志的作用主要有两个方面：

1）事务回滚：当事务需要回滚时，MySQL可以通过Undo日志进行回滚操作，保证了事务的一致性。

2）MVCC实现：MVCC 是InnoDB存储引擎的核心特性之一。通过使用Undo日志，MySQL可以为每个事务提供独立的事务视图，使得事务读取数据时能看到一致且符合隔离级别要求的数据版本。

3.ReadView

一致性视图，全称 Read View ，是用来判断版本链中的哪个版本对当前事务是可见的。

在不同的隔离级别下生成 Read View 的时机是有所差异的：

1）RC（Read Committed ）：每次 SELECT 数据前都生成一个ReadView。

2）RR（Repeated Read） ：只在第一次读取数据时生成一个ReadView，后面会复用第一次生成的。这也是为什么RR隔离级别下可以防止可重复读的原因。

                         ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​  （该图是引用自小林coding）

三：MVCC优缺点

1.MVCC的优点

1）高并发性能： MVCC允许读取操作不阻塞写入操作，写入操作也不阻塞读取操作。这使得数据库系统在处理高并发请求时表现更好。

2）读不加锁： 读取操作不需要获取共享锁（S锁），从而减少了锁的开销，提高了系统的吞吐量。

3）非阻塞读： 读取操作通常不需要等待其他事务释放锁，这减少了等待时间，提高了响应速度。

4）减少死锁的可能性： 由于读操作通常不涉及锁，因此减少了因锁竞争导致的死锁问题。

5）数据一致性的保证： MVCC通过维护数据的历史版本，确保了即使在读取过程中数据被修改，读取操作也能看到一个一致性的快照视图。

2.MVCC的缺点

1）存储开销： 为了支持多个版本的数据，系统需要额外的存储空间来保存旧版本的数据。这会增加磁盘空间的消耗。

2）复杂度增加： 实现MVCC需要数据库管理系统在数据结构和算法上做出复杂的设计，如维护版本号、时间戳等，增加了系统的复杂性和维护难度。

3）写开销： 虽然读操作可以高效进行，但写操作需要复制数据（即创建新版本），这可能在某些情况下增加写操作的开销。 事务隔离级别管理：

4）调试和问题诊断困难： 由于MVCC涉及到多个版本的数据和复杂的并发控制机制，当系统出现问题时，调试和诊断可能会更加困难。