MVCC 原理

MVCC 原理

事务的4个隔离级别

• 读未提交
• 读已提交
• 可重复读
• 串行化

• 什么是脏读

简单说，读了一条未提交的数据

• 什么是不可重复读？

一个事务读取了另外一个事务修改后记录 强调的是 update 和delete ,只需要锁住满足条件的记录即可

• 什么是幻读

一个事务读取了另外一个事务插入的数据，强调的是 insert ，要锁住满足条件及相近的记录。

MYSQL 中默认的隔离级别是可重复读，可解决脏读和不可重复读的问题。但是不能解决幻读的问题。 Oracle 默认的是Read Commit 读已提交，可以避免脏读的问题。

MVCC 用来解决什么问题？

一般解决不可重复读和幻读问题，是采用锁机制实现，有没有一种乐观锁的问题去处理，可以采用 MVCC 机制的设计，可以用来解决这个问题。取代行锁，降低系统开销。

MVCC 是啥？

MVCC 的英文全称是 Multiversion Concurrency Control ，中文意思是多版本并发控制技术。原理是，通过数据行的多个版本管理来实现数据库的并发控制，简单来说就是保存数据的历史版本。可以通过比较版本号决定数据是否显示出来。读取数据的时候不需要加锁可以保证事务的隔离效果。

MVCC 可以解决什么问题？

• 读写之间阻塞的问题，通过 MVCC 可以让读写互相不阻塞，读不相互阻塞，写不阻塞读，这样可以提升数据并发处理能力。
• 降低了死锁的概率，这个是因为 MVCC 采用了乐观锁的方式，读取数据时，不需要加锁，写操作，只需要锁定必要的行。
• 解决了一致性读的问题，当我们朝向某个数据库在时间点的快照是，只能看到这个时间点之前事务提交更新的结果，不能看到时间点之后事务提交的更新结果。

什么是快照读？

快照读，读取的是快照数据，不加锁的简单 Select 都属于快照读.

SELECT * FROM player WHERE ...

什么是当前读？

当前读就是读的是最新数据,而不是历史的数据，加锁的 SELECT，或者对数据进行增删改都会进行当前读。

SELECT * FROM player LOCK IN SHARE MODE;
SELECT FROM player FOR UPDATE;
INSERT INTO player values ...
DELETE FROM player WHERE ...
UPDATE player SET ...

InnoDB 的 MVCC 是如何实现的？

InnoDB 是如何存储记录多个版本的？这些数据是 事务版本号，行记录中的隐藏列和Undo Log。

事务版本号

每开启一个日志，都会从数据库中获得一个事务ID（也称为事务版本号），这个事务 ID 是自增的，通过 ID 大小，可以判断事务的时间顺序。

行记录的隐藏列

1. row_id :隐藏的行 ID ,用来生成默认的聚集索引。如果创建数据表时没指定聚集索引，这时 InnoDB 就会用这个隐藏 ID 来创建聚集索引。采用聚集索引的方式可以提升数据的查找效率。
2. trx_id: 操作这个数据事务 ID ，也就是最后一个对数据插入或者更新的事务 ID 。
3. roll_ptr:回滚指针，指向这个记录的 Undo Log 信息。

Undo Log

InnoDB 将行记录快照保存在 Undo Log 里。

Undo Log

数据行通过快照记录都通过链表的结构的串联了起来，每个快照都保存了 trx_id 事务ID，如果要找到历史快照，就可以通过遍历回滚指针的方式进行查找。

Read View 是啥？

如果一个事务要查询行记录，需要读取哪个版本的行记录呢？Read View 就是来解决这个问题的。Read View 可以帮助我们解决可见性问题。Read View 保存了当前事务开启时所有活跃的事务列表。换个角度，可以理解为: Read View 保存了不应该让这个事务看到的其他事务 ID 列表。

1. trx_ids 系统当前正在活跃的事务ID集合。
2. low_limit_id ,活跃事务的最大的事务 ID。
3. up_limit_id 活跃的事务中最小的事务 ID。
4. creator_trx_id，创建这个 ReadView 的事务ID。

ReadView

Read View

如果当前事务的 creator_trx_id 想要读取某个行记录，这个行记录ID 的trx_id ，这样会有以下的情况：

• 如果 trx_id < 活跃的最小事务ID（up_limit_id）,也就是说这个行记录在这些活跃的事务创建前就已经提交了，那么这个行记录对当前事务是可见的。
• 如果trx_id > 活跃的最大事务ID（low_limit_id），这个说明行记录在这些活跃的事务之后才创建，说明这个行记录对当前事务是不可见的。
• 如果 up_limit_id < trx_id <low_limit_id,说明该记录需要在 trx_ids 集合中，可能还处于活跃状态，因此我们需要在 trx_ids 集合中遍历 ，如果trx_id 存在于 trx_ids 集合中，证明这个事务 trx_id 还处于活跃状态，不可见，否则 ，trx_id 不存在于 trx_ids 集合中，说明事务trx_id 已经提交了，这行记录是可见的。

如何查询一条记录

1. 获取事务自己的版本号，即 事务ID
2. 获取 Read View
3. 查询得到的数据，然后 Read View 中的事务版本号进行比较。
4. 如果不符合 ReadView 规则， 那么就需要 UndoLog 中历史快照；
5. 最后返回符合规则的数据

InnoDB 实现多版本控制 （MVCC）是通过 ReadView+ UndoLog 实现的，UndoLog 保存了历史快照，ReadView 规则帮助判断当前版本的数据是否可见。

总结

• 如果事务隔离级别是 ReadCommit ，一个事务的每一次 Select 都会去查一次ReadView ，每次查询的Read View 不同，就可能会造成不可重复读或者幻读的情况。
• 如果事务的隔离级别是可重读，为了避免不可重读读，一个事务只在第一次 Select 的时候会获取一次Read View ，然后后面索引的Select 会复用这个 ReadView.