【Mysql】MVCC

【Mysql】MVCC

文章目录

1. 基本概念

1.1 当前读

当前读：当前读 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。

对于日常操作，如：

select ... lock in share mode

（共享锁）、

select ... for update

、

update

、

insert

、

delete

都是一种当前读。

测试：

当前事务的隔离级别为

可重复读

，在该隔离级别下事务A仍可以读取到事务B新提交的数据，因为在查询语句后面加上了

lock in share mode

共享锁，此时执行的是当前读操作，当然，加排他锁的时候执行的也是当前读操作。

1.2 快照读

快照读：简单的select操作（不加锁）就算快照读，读取的是记录数据的可见版本，有可能是历史数据，不加锁，是非阻塞读。

• **Read Committed(读 已提交)**：每次select都生成一个快照读。
• **Repeatable Read(可重复读)**：开启事务后第一个select语句才是快照读的地方。
• **Serializable(串行化)**：快照读会退化为当前读。

测试：

在测试中,我们看到即使事务B提交了数据,事务A中也查询不到。 原因就是因为普通的select是快照读，而在当前默认的RR隔离级别下，开启事务后第一个select语句才是快照读的地方，后面执行相同的select语句都是从快照中获取数据，可能不是当前的最新数据，这样也就保证了可重复读。

1.3 MVCC

MVCC：全称

Multi-Version Concurrency Control

，多版本并发控制。指维护一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突，快照读为mysql实现mvcc提供了一个非阻塞读功能。MVCC的具体实现还需要依赖于数据库记录中的三个隐式字段、undo log日志、readView。

2. 隐藏字段

在我们创建表的时候除了我们指定的字段外，InnoDB还会自动给我们添加三个隐藏字段：

1. DB_TRX_ID：最近修改事务ID，记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID。
2. DB_ROLL_PTR：回滚指针，指向这条记录的上一个版本，用于配合 undo log ，指向上一个版本。
3. DB_ROW_ID：隐藏主键，如果表结构没有指定主键，将会生成该隐藏字段。

前两个字段是一定会生成的，而最后一个字段是否生成则要根据表是否有主键而定。

2.1 测试

1）查看stu表中是否含有隐藏字段

进入该表所在的数据库文件

/var/lib/mysql/itcast/ 

，查看stu的表结构信息：

ibd2sdi stu.ibd

查看表结构信息中，除我们指定的字段外，还有额外的两个字段，分别是：DB_TRX_ID 、 DB_ROLL_PTR ，因为该表有主键，所以没有DB_ROW_ID 隐藏字段。

2）查看没有主键的employee表

ibd2sdi employee.ibd

查看到的表结构信息中，有一栏 columns，在其中我们会看到处理我们建表时指定的字段以外，还有 额外的三个字段 分别是：DB_TRX_ID 、 DB_ROLL_PTR 、DB_ROW_ID，因为employee表是没有 指定主键的。

3. undo log

3.1 介绍

undo log：回滚日志，在insert、update、delete的时候产生的便于数据回滚的日志。

当insert的时候，产生的undo log日志只在回滚时需要，在事务提交后，可被立即删除。

而update、delete的时候，产生的undo log日志不仅在回滚时需要，在快照读时也需要，不会立即被删除。

3.2 版本链

有一张表的原始数据为：

• DB_TRX_ID：代表最近修改事务id，记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务id，是自增的。
• DB_ROLL_PTR：由于这条数据是刚插入的还没有被更新过，所以该字段值为null。

有四个并发事务同时在访问这张表：

A.第一步

当事务2执行第一条修改语句时，会记录undo log，记录数据变更之前的样子；然后更新记录，并记录本次操作的事务ID和回滚指针，回滚指针用来指定如果发生回滚，回滚到哪一个版本。

B.第二步

当事务3执行第一条修改语句时，也会记录

undo log

日志，记录数据变更之前的样子；然后更新记录，并且记录本次操作的事务ID和回滚指针，回滚指针用来指定如果发生回滚，回滚到哪一个版本。

C.第三步

当事务4执行第一条修改语句时，也会记录

undo log

日志，记录数据变更之前的样子，然后更新记录，并且记录本次操作的事务ID和回滚指针，回滚指针用来指定如果发生回滚，回滚到哪一个版本。

我们发现，不同事务或相同事务对同一条记录进行修改，会导致该记录的undo log生成一条记录版本链表，链表的头部是最新的旧纪录，链表的尾部是最早的旧纪录。

4. readView

ReadView（读视图）是快照读，sql执行时MVCC提取数据的依据，记录并维护系统当前活跃的事务(未提交的)id。

Read中包含了四个核心字段：

1. m_ids：当前活跃的事务ID集合
2. min_trx_id：最小活跃事务ID
3. max_trx_id：预分配事务ID，当前最大事务ID+1（因为事务id是自增的）
4. creator_trx_id：ReadView创建者的事务id

而在readview中规定了版本链数据的访问规则：

trx_id代表当前undolog版本链对应的事务ID。
条件是否可以访问说明trx_id == creator_trx_id可以访问该版本成立，说明数据是当前这个事务更改的。trx_id < min_trx_id可以访问该版本成立，说明数据已经提交了。trx_id > max_trx_id不可以访问该版本成立，说明该事务是在 ReadView生成后才开启。min_trx_id <= trx_id <= max_trx_id如果trx_id不在m_ids中， 是可以访问该版本的成立，说明数据已经提交。
不同的隔离级别，生成ReadView的时机不同：

• READ COMMITTED：在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。
• REPEATABLE READ：仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView，后续复用该ReadView。

5. 原理分析

5.1 RC隔离级别

RC隔离级别下，在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。

分析事务5中两次快照读读取数据是如何获取的。

在事务5中，查询了两次id为30的记录，由于隔离级别为READ COMMITTED，所以每一次进行快照读都会生成一个ReadView，那么两次生成的ReadView如下：

那么这两次快照读在获取数据时就需要根据所生成的ReadView以及ReadView的版本链访问规则，到undolog版本链中匹配数据，最终决定此次快照读返回的数据。

A.先来看看第一次快照读具体的读取过程：

在进行匹配时，会从undo log的版本链，从上到下进行挨个匹配：

1）

先匹配这条记录，这条记录对应的trx_id为4，也就是将4带入右侧的匹配规则中。这四条规则都不符合，那么就继续匹配 undo log 版本链的下一条。

2）

匹配第二条，，这条记录对应的trx_id为3，也就是将3带入右侧的匹配规则中。同样是四条规则都不满足，继续匹配版本链的下一条。

3）

匹配第三条，这条记录对应的trx_id为2，也就是将2带入右侧的匹配规则中，满足第二条规则终止匹配，此次快照读返回的数据就是版本链中记录的这条数据。

B.再来看看第二次快照读具体的读取过程：

在进行匹配时，会从undo log的版本链，从上到下进行挨个匹配：

1）

先匹配这条记录，这条记录对应的trx_id为4，也就是将4带入右侧的匹配规则中，四条规则都不符合，继续匹配undo log版本链的下一条。

2）

匹配第二条，这条记录对应的trx_id为3，将3带入右侧的匹配规则中，第二条规则满足，终止匹配，此次快照读，返回的数据就是版本链中记录的这条数据。

5.2 RR隔离级别

RR隔离级别下，仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView，后续复用该ReadView。而RR是可重复读，在一个事务中，执行两次相同的select语句查询到的结果是一致的。

分析mysql是如何做到可重复读的。

在RR隔离级别下，只是在事务中第一次快照读时生成ReadView，后续都是复用该ReadView，那么既然ReadView都一样，ReadView的版本链匹配规则也一样，那么最终快照读返回的结果也是一样的。

所以，MVCC的实现原理就是通过 InnoDB表的隐藏字段，UndoLog版本链，ReadView来实现的。

而MVCC+锁，则实现了事务的隔离性。

事务的隔离性是由MVCC+锁实现的，而一致性则是由redo log与undo log保证。