【MySQL基础】MVCC多版本并发控制

MVCC - 多版本并发控制

MVCC，全称 Multi-Version Concurrency Control，即多版本并发控制。通过维持一个数据的多个版本，来控制并发。

一、MVCC 概述

1、三种并发场景

• 读-读：不存在任何问题，也不需要并发控制。
• 读-写：有并发问题，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。
• 写-写：有并发问题，可能会存在更新丢失、更新覆盖的问题。

2、当前读 & 快照读

• 当前读：

  读取的是记录的最新版本，读取时要加锁，保证其他并发事务不能修改当前记录。（如共享锁和排他锁）

• 快照读：

  读取的可能是记录的历史版本，读取时不加锁。

注意：快照读在MySQL的串行隔离级别下会上升为当前读，即使是select操作也会加锁。

3、MVCC的作用

MVCC就是为了不采用悲观锁这样性能不佳的形式去解决读-写的并发问题，而提出的解决方案。

• 可以做到读操作不用阻塞写操作，写操作也不用阻塞读操作，提高了数据库并发读写的性能（解决了读-写并发问题）
• 可以解决脏读，幻读，不可重复读等事务隔离问题，但不能解决更新丢失的问题（仍存在写-写并发问题）

4、结合MVCC处理并发问题

因为有了MVCC，所以我们可以形成两个组合：

• MVCC + 悲观锁：MVCC解决读-写的并发问题，悲观锁解决写-写的并发问题

• MVCC + 乐观锁：MVCC解决读-写的并发问题，乐观锁解决写-写的并发问题

这种组合的方式，可以最大程度的提高数据库并发性能，并解决数据库的并发问题。

二、MVCC 实现原理

MVCC 在 MySQL 中的具体实现是由 隐式字段 + Undo Log + Read View 完成的。

1、隐式字段

数据库中的每行记录，除了我们自定义的字段外，还有数据库隐式定义的一些字段：

名称	字段	占用	作用
隐式主键	DB_ROW_ID	6 byte	如果数据表没有主键，InnoDB会自动根据 DB_ROW_ID 产生一个聚簇索引。
事务ID	DB_TRX_ID	6 byte	记录 创建这条记录 或 最后一次修改这条记录 的事务ID（即最新的事务ID）
回滚指针	DB_ROLL_PTR	7 byte	指向这条记录的上一个版本（存储于rollback segment里）

2、回滚日志 Undo Log

MVCC 使用到的快照存储在 undo log 中，该日志通过回滚指针把一个数据行（Record）的所有快照连接起来。

如何获取一条记录的历史版本呢？

虚线框里是同一行数据的4个版本，图中的三个虚线箭头U1、U2、U3就是undo log。

• V1、V2、V3并不是物理上真实存在的，而是每次需要的时候，根据 当前版本V4 和 undo log 计算出来的。

3、一致性视图 Read View

上一节说到，多个事务对同一行记录进行更新会产生多个历史版本，这些历史版本可以通过 当前版本 和 undo log 计算出来。

但是，如果一个事务要想查询某条行记录，需要读取哪个版本的行记录呢？这时就需要根据 Read View 来进行判断了。

1）什么时候生成？

不同的隔离级别下，生成Read View的时机也是不一样的（MVCC主要解决 RC 和 RR 两种隔离级别）

• 可重复读（RR）：当前事务第一次select时，创建Read View，之后事务里的其他查询都共用这个Read View。
• 读已提交（RC）：每一个select执行之前，都会重新创建一个新的Read View。

2）可见性判断

如何通过 Read View 判断当前事务能够看到哪个版本的数据呢？

1. 获取行记录的最新事务ID（即DB_TRX_ID）
2. 根据 Read View 的 可见性算法 判断可见性。
3. 若不符合可见性，就通过 回滚指针 取出 上一版本的事务ID 再进行判断
   • 遍历版本链的 事务ID（从链首到链尾，从最新的版本开始判断），直到找到符合可见性的 事务ID。
4. 符合可见性的事务ID所在的版本，就是当前事务能看见的最新版本。

3）可见性算法（属性）

// MySQL源码分析
class ReadView {
   
    trx