MVCC详解

什么是MVCC？

MVCC，即Multi-Version Concurrency Control （多版本并发控制）。它是一种并发控制的方法，一般在数据库管理系统中，实现对数据库的并发访问，在编程语言中实现事务内存。

通俗的讲，数据库中同时存在多个版本的数据，并不是整个数据库的多个版本，而是某一条记录的多个版本同时存在，在某个事务对其进行操作的时候，需要查看这一条记录的隐藏列事务版本id，比对事务id并根据事物隔离级别去判断读取哪个版本的数据。

数据库隔离级别读已提交、可重复读 都是基于MVCC实现的，相对于加锁简单粗暴的方式，它用更好的方式去处理读写冲突，能有效提高数据库并发性能。

MVCC实现的关键知识点

事务版本号

事务每次开启前，都会从数据库获得一个自增长的事务ID，可以从事务ID判断事务的执行先后顺序。这就是事务版本号。

隐式字段

对于InnoDB存储引擎，每一行记录都有两个隐藏列trx_id、roll_pointer，如果表中没有主键和非NULL唯一键时，则还会有第三个隐藏的主键列row_id。

undo log

undo log，回滚日志，用于记录数据被修改前的信息。在表记录修改之前，会先把数据拷贝到undo log里，如果事务回滚，即可以通过undo log来还原数据。

可以这样认为，当delete一条记录时，undo log 中会记录一条对应的insert记录，当update一条记录时，它记录一条对应相反的update记录。

undo log有什么用途呢？

• 事务回滚时，保证原子性和一致性
• 用于MVCC快照读

版本链

多个事务并行操作某一行数据时，不同事务对该行数据的修改会产生多个版本，然后通过回滚指针（roll_pointer），连成一个链表，这个链表就称为版本链。如下：

其实，通过版本链，我们就可以看出事务版本号、表格隐藏的列和undo log它们之间的关系。我们再来小分析一下。

        1.假设现在有一张core_user表，表里面有一条数据,id为1，名字为孙权：

        2.现在开启一个事务A： 对core_user表执行update core_user set name ="曹操" where id=1,会进行如下流程操作

• 首先获得一个事务ID=100
• 把core_user表修改前的数据,拷贝到undo log
• 修改core_user表中，id=1的数据，名字改为曹操
• 把修改后的数据事务Id=101改成当前事务版本号，并把roll_pointer指向undo log数据地址。

快照读和当前读

快照读

读取的是记录数据的可见版本（有旧的版本）。不加锁,普通的select语句都是快照读,如：

select * from core_user where id > 2;

当前读

读取的是记录数据的最新版本，显式加锁的都是当前读

select * from core_user where id > 2 for update;
select * from account where id>2 lock in share mode;

Read View

• Read View是什么呢？ 它就是事务执行SQL语句时，产生的读视图。实际上在innodb中，每个SQL语句执行前都会得到一个Read View。
• Read View有什么用呢？ 它主要是用来做可见性判断的，即判断当前事务可见哪个版本的数据~

Read View是如何保证可见性判断的呢？我们先看看Read view 的几个重要属性

• m_ids:当前系统中那些活跃(未提交)的读写事务ID, 它数据结构为一个List。
• min_limit_id:表示在生成ReadView时，当前系统中活跃的读写事务中最小的事务id，即m_ids中的最小值。
• max_limit_id:表示生成ReadView时，系统中应该分配给下一个事务的id值。
• creator_trx_id: 创建当前read view的事务ID

Read view 匹配条件规则如下：

• 如果数据事务ID trx_id < min_limit_id，表明生成该版本的事务在生成Read View前，已经提交(因为事务ID是递增的)，所以该版本可以被当前事务访问。
• 如果trx_id>= max_limit_id，表明生成该版本的事务在生成ReadView后才生成，所以该版本不可以被当前事务访问。
• 如果 min_limit_id =<trx_id< max_limit_id,需腰分3种情况讨论

• （1）.如果m_ids包含trx_id,则代表Read View生成时刻，这个事务还未提交，但是如果数据的trx_id等于creator_trx_id的话，表明数据是自己生成的，因此是可见的。
• （2）如果m_ids包含trx_id，并且trx_id不等于creator_trx_id，则Read View生成时，事务未提交，并且不是自己生产的，所以当前事务也是看不见的；
• （3）.如果m_ids不包含trx_id，则说明你这个事务在Read View生成之前就已经提交了，修改的结果，当前事务是能看见的。

MVCC实现原理分析

查询一条记录，基于MVCC是怎样的流程

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Read View的可见性规则， 即就需要Undo log中历史快照;
5. 最后返回符合规则的数据

InnoDB 实现MVCC，是通过 Read View+ Undo Log 实现的，Undo Log 保存了历史快照，Read View可见性规则帮助判断当前版本的数据是否可见。