InnoDB的MVCC机制
在讲解InnoDB的MVCC机制之前，我们应该了解MySQL所支持的事务,以及各个事务级别的区别和每一个事务级别所存在的问题。
1. 事务
事务必须保证ACID，而ACID表示原子性、一致性、隔离性和持久性
1.1 事务的隔离级别
事务可以通过start transaction语句开始一个事务，然后要么使用commit提交事务将所修改的数据持久保存，要么使用rollback撤销所有修改
1.1.2 READ UNCOMMITTED （未提交读 RU）
在READ UNCOMMITTED级别，事务中的修改，即使没有提交，对其他事务也都是可见的。事务可以读取未提交的数据，这也被称为脏读。
1.1.3 READ COMMITTED （提交读 RC）
大多数的数据库系统的默认隔离级别都是READ COMMITTED（MySQL 不是）。READ COMMITTED满足前面提到的隔离级别的简单定义：一个事务开始时，只能“看见” 已提交的事务所做的修改。换句话说，一个事务从开始知道提交之前，所做的任何修改对其他事务都是不可见的。这个级别也叫不可重复读，因为在同一事务内执行两次相同的查询，可能会得到不一样的结果。
例子： 当事务的隔离级别在RC级别的时候，事务A和事务B同时对数据D操作，当事务A开始的时候，读取的数据D保存下来了，这是事务B也在修改数据D，并且先于事务A提交。这是事务A再读数据D的时候，就会出现前后不一致情况，这就是所谓的不可重复读。
1.1.4 REPEATABLE READ （可重复读 RR）
这是MySQL的默认事务隔离级别，它确保同一事务的多个实例在并发读取数据时，会看到同样的数据行。不过理论上，这会导致另一个棘手的问题：幻读 （Phantom Read）。简单的说，幻读指当用户读取某一范围的数据行时，另一个事务又在该范围内插入了新行，当用户再读取该范围的数据行时，会发现有新的“幻影” 行。InnoDB和Falcon存储引擎通过多版本并发控制（MVCC，Multiversion Concurrency Control）机制解决了该问题。
例子：mysql的默认事务隔离级别是RR级别的，同样是上述例子，当时不同的是当事务A和事务B开始的时候，都保存一份自己的快照，每一份快照中都有数据D的值，所以这样在同一事务中，无论重读读多少次都是正确的。
例子：在RR级别中，可能出现幻读。同样是上述例子，事务A和事务B同时查询数据D，事务A发现数据D为空，就想插入数据，但是这是事务B已经插入了数据D并且已经提交。这时事务A的提交就会出错。这是因为事务A的写操作是当前读操作。
1.1.5 SERIALIZABLE （可串行化 S）
这是最高的隔离级别，它通过强制事务排序，使之不可能相互冲突，从而解决幻读问题。简言之，它是在每个读的数据行上加上共享锁。在这个级别，可能导致大量的超时现象和锁竞争。
隔离级别 | 脏读可能性 | 不可重复可能性 | 幻读可能性 | 加锁读 |
|---|---|---|---|---|
READ UNCOMMITTED | Yes | Yes | Yes | No |
READ COMMITTED | No | Yes | Yes | No |
REPEATABLE READ | No | No | Yes | No |
SERIALIZABLE | No | No | No | Yes |
2. MVCC机制
InnoDB的一致性的非锁定读就是通过在MVCC实现的，Mysql的大多数事务型存储引擎实现的都不是简单的行级锁。基于提升并发性能的考虑，它们一般都同时实现了多版本并发控制（MVCC）。MVCC的实现，是通过保存数据在某一个时间点的快照来实现的。因此每一个事务无论执行多长时间看到的数据，都是一样的。所以MVCC实现可重复读。
- 快照读：select语句默认，不加锁，MVCC实现可重复读，使用的是MVCC机制读取undo中的已经提交的数据。所以它的读取是非阻塞的
- 当前读：select语句加S锁或X锁；所有的修改操作加X锁，在select for update 的时候，才是当地前读。
RR隔离级别下的快照读，不是以begin开始的时间点作为snapshot建立时间点，而是以第一条select语句的时间点作为snapshot建立的时间点。
2.1. MVCC依赖数据
行记录隐藏字段
- db_row_id，行ID，用来生成默认聚簇索引（聚簇索引，保存的数据在物理磁盘中按顺序保存，这样相关数据保存在一起，提高查询速度）
- db_trx_id，事务ID，新开始一个事务时生成，实例内全局唯一
- db_roll_ptr，undo log指针，指向对应记录当前的undo log
- deleted_bit，删除标记位，删除时设置
undo log
- 用于行记录回滚，同时用于实现MVCC
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2.2 操作方式
- update
- 行记录数据写入undo log,事务的回滚操作就需要undo log
- 更新行记录数据，当前事务ID写入db_trx_id，undo log指针写入db_roll_ptr
- delete
- 和update一样，只增加deleted_bit设置
- insert
- 生成undo log
- 插入行记录数据，当前事务ID写入db_trx_id， db_roll_ptr为空
这样设计使得读操作很简单，性能很好，并且也能保证只会读到符合标准的行，不足之处是每行记录都需要额外的储存空间，需要做更多的行检查工作，以及额外的维护工作
2.3 MVCC如何实现RR
- RR定义：在一个事务内同一快照读执行任意次数，得到的数据一致；且只能读到第一次执行前已经提交的数据或本事务内更改的数据
- 原理：对符合查询条件的记录进行可见性判断（就是那些数据本事务可以看见，那些数据看不见）
- read view：记录当前处于活动状态的所有事务ID，RR级别下，第一次快照读时创建，RC级别下，每次快照读均会创建新的
- 缺点： 可能出现幻读
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3 总结
在事务隔离级别为RC和RR级别下， InnnoDB存储引擎使用的才是多版本并发控制。然而，对于快照数据的定义却不相同。在RC事务隔离级别下，对于快照数据（undo端数据），总是读取被锁定行的最新的一份快照数据。而在RR事务隔离级别下，对于快照数据，多版本并发控制总是读取事务开始时的行数据。