Mysql事务（MVCC实现机制详解）

• 事务
• • 什么是事务
  • 事务的四大特性
  • 事务的并发问题
  • 事务的隔离等级
• MVCC
• • 什么是MVCC
  • MVCC实现所用到的技术及手段
  • • 1. 两个隐藏列trx_id、roll_pointer
    • 2. 事务版本号
    • 3. 回滚日志（undo log）
    • 4. 读视图（read view）
  • MVCC具体工作流程（重点）

事务

什么是事务

• 一个最小的不可再分的工作单元，每个事务可由一个或多个SQL语句组成。
  Mysql在Innodb引擎下才支持事务并且默认每条语句都是一个事务。

事务的四大特性

1. 原子性：指一个事务是一个不可分割的工作单位，其中的操作要么都做，要么都不做。
   当事务发现有些语句不能执行时，需要将数据恢复到事务执行前，通过undo log实现。
2. 持久性：指事务一旦提交，它对数据库的改变就应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其有任何影响。
   持久性问题的产生：
   背景：Mysql为了保证存储效率，每次读写文件都是先对缓存池（Buffer Pool）操作，缓冲池再定期刷新到磁盘中（这一过程称为刷脏）。
   产生：由于数据不是直接写到磁盘，那么如果主机断电，就会有一部分数据丢失。
   解决：通过重做日志(redo log)恢复数据。在每次修改数据之前，都会将相应的语句写到redo log中，如果主机断电，那么再次启动时可通过redo log回复。
   拓展：redo log也需要在事务提交时将日志写入磁盘，它比缓冲池写入快的原因有两点：redo log是追加文件写，属于顺序IO，缓冲池是属于随机IO，且刷脏是以页为单位，有一点修改就要整页写入。
3. 隔离性：隔离性是指，事务内部的操作与其他事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。
   与原子性、持久性侧重于研究事务本身不同，隔离性研究的是不同事务之间的相互影响。
   下边讲到的事务并发问题就是隔离性的问题，MVCC就是解决这些问题的。
4. 一致性：指事务执行结束后，数据库的完整性约束没有被破坏，事务执行的前后都是合法的数据状态。
   实现：前面提到的原子性、持久性和隔离性，都是为了保证数据库状态的一致性。

事务的并发问题

1. 脏读：事务A读取到了事务B修改但未提交的数据。
   

2. 不可重复度: 事务A查询同一条语句的前后结果不一样。
   

3. 幻读：事务A条件查询同一语句前后两次结果不一样。
   

事务的隔离等级

• 事务的隔离等级越高，解决并发产生的问题越多，相应的执行效率也就越低

背景知识：读锁和写锁，在读数据时上读锁，在写数据时上写锁。
数据上读锁后不能被其他事务修改，知道读锁释放，数据上写锁其他事务不能读也不能修改。

1. 读未提交：事务能读取其他事务未提交的数据。不检查任何锁
   三种并发问题都没结局。

2. 读已提交（锁在读后释放）：事务只能读取其他事务已经提交的数据。
   解决脏读。

3. 可重复度（默认隔离等级）（锁在事务后释放）：事务只能读取其他事务已经提交的数据。
   解决不可重复读。
   

4. 串行化：将事务强制以穿行的方式执行，就不会有并发发生。也使得数据库效率极低。

MVCC

什么是MVCC

刚才在上边讲的读已提交和可重复读都是已锁的方式实现的，MVCC是不加任何锁实现这两种隔离等级，并且MVCC在读已提交等级下解决的大部分幻读问题。因为没有锁，所以效率极高。
MVCC是通过Read View + undo log 实现的

MVCC实现所用到的技术及手段

1. 两个隐藏列trx_id、roll_pointer

在每条数据后边都会有这两个隐藏列。
trx_id表示该条数据的版本号。
roll_pointer像一个指针，指向该条数据上一次的版本。

2. 事务版本号

每个事务都会按顺序递增的分配一个版本号，通过此事务修改的数据都会把数据的trx_id修改成当前版本号。

3. 回滚日志（undo log）

保证原子性和一致性，用于MVCC的快照读（后边有介绍快照读）。

4. 读视图（read view）

先来介绍两个概念，快照读和当前读

• 快照读：能从undo log中读取数据，也就是说能读取旧数据。不加锁，普通的select都是快照读。
• 当前读：读取的记录是最新版本，显示加锁都是当前读。

read view：在读已提交模式下，每条SQL语句生成一个读视图。在可重复读模式下，一个事务用一个读视图。用来判断当前事务可见的该条数据的版本。

• Read View的几个变量，通过这些变量来确定数据是否可见。

  1. m_ids:通过链表记录着当前系统正在执行的事务版本号。
  2. min_limit_id:表示在生成Read View时，当前系统中活跃的读写事务中最小的事务版本号，即m_ids中的最小值。
  3. max_limit_id:表示生成Read View时，系统中应该分配给下一个事务的版版本号。如当前最新事务版本号为100（可能执行完可能正在执行），那么max_limit_id=101。
  4. creator_trx_id: 创建当前Read View的事务版本号

• Read view 匹配条件规则如下：
  

MVCC具体工作流程（重点）

查询流程
1. 开始前系统顺序分配事务自己的版本号，即事务ID
2. 获取Read View
2. 查询得到的数据，然后Read View中的事务版本号进行比较。
3. 如果不符合Read View的可见性规则， 即就需要Undo log中历史快照;
4. 最后返回符合规则的数据
MVCC实现读已提交：

MVCC实现可重复读：

MVCC在可重复读模式下避免了部分的幻读：
如果是快照读数据，是不会发生幻读的。
如果是当前读，就有可能发生幻读，因为当前读都是读取最新的版本数据，Read View的可见性匹配规则就是功能。