MySql的MVCC实现原理

• 前言
• MVCC解决什么问题
• MVCC的实现
• • 3个隐式字段
  • Undo Log
  • Read View读视图
• 大致流程
• 读已提交和可重复隔离级别下的快照读

前言

• 什么是MVCC？
  MVCC(Multi-Version Concurrency Control)即多版本并发控制，是乐观锁的一种实现方式，在MySql数据库中主要是为了提高数据库的并发性能，做到读写冲突不加锁，这里的读指的是快照读。

• 快照读与当前读
  当前读：读取的记录是最新版本，读取时会对读取的记录加锁，基于悲观锁的原理。加锁的select语句，update，insert，delete使用当前读，其中select语句加读锁，update，insert，delect语句使用的是写锁。
  快照读：快照读的前提是隔离级别不是串行级别，在串行级别下的读是当前读，快照读基于MVCC，快照读可能读到的不是最新版本而是历史版本。不加锁的select语句就是使用快照读。

• MySql数据库的隔离级别：
  读未提交（Read Uncommitted）：在其中一个事务中，可以读取到其他事务未提交的数据变化。这种读取其它会话还没有提交的事务，会产生脏读问题。
  读已提交（Read Committed）：在其中一个事务中，可以读取到其它事务已经提交的数据变化。这种读取可能产生不可重复读问题 。
  可重复读（Repetable Read）：在其中一个事务中，直到事务结束前，都可以反复读取到事务刚开始时看到的数据，并一直不会发生变化，避免了脏读、不可重复读。
  可串行化（Serializable）：在每个读的数据行上都需要加上表级共享锁，在每次写数据时都要加上表级排他锁。
  只有读已提交和可重复读级别下使用MVCC。

MVCC解决什么问题

• 通过 MVCC 可以让读写互相不阻塞，读不阻塞写，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（快照读），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。

MVCC的实现

MVCC的实现依赖记录中的3个隐式字段，undo log，Read View

3个隐式字段

每行记录除了我们自定义的字段外，还有三个数据库添加的隐式字段，DB_TRX_ID，DB_ROLL_PTR,ROW_ID
DB_TRX_ID:操作这个事务的id，也就是最后一个对事务进行插入或更新的事务id。

什么是事务id
每开启一个事务，都会从数据库获取一个事务id（也叫做事务版本号），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。

DB_ROLL_PTR：回滚指针，指向这个记录的Undo Log信息。
DB_ROW_ID:如果数据库表没主键，会自动以ROW_ID生成一个聚簇索引。

Undo Log

undo log分为两种：

• insert undo log
  insert新纪录时产生的undo log，只在事务回滚时需要，并且在事务提交后可以被立即丢弃。
• update undo log
  进行update或delete时产生的undo log，不仅在事务回滚时需要，在快照读时也需要。
  

Read View读视图

Read View就是事务进行快照读操作时候产生的读视图。
在该事务进行快照读的那一刻，会生成数据库系统当前的一个快照，记录并维护系统当前活跃事务的ID。
Read View是用来做判断，及当前这个事务能看到的数据是最新的数据还是undo log里的某一个历史版本。
可以把Read View理解成三个全局属性：
trx_list：一个数值列表，用来维护当前活跃的事务id
up_limit_id：记录trx_list列表中活跃的事务id中最小的id
low_limit_id：ReadView生成时刻尚未分配的下一个事务ID,也就是目前出现过最大的事务id+1

大致流程

读已提交和可重复隔离级别下的快照读

• 在读已提交隔离级别下，每次快照读都会生成一个快照和Read View，所以每次读都可以看到别的事务提交的数据。
• 在可重复读隔离级别下，第一次快照读会创建一个快照及Read View，此后在调用快照读的时候，还是使用的同一个Read View。所以不会发生在已提交级别下的不可重复读问题。