MYSQL:MVCC

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2023-01-14 01:42 163阅读 0赞

## MVCC ##

> MVCC，全称Multi-Version Concurrency Control，即多版本并发控制。MVCC是一种并发控制的方法，可以实现对数据库的并发访问。

### MVCC带来的好处是？ ###

多版本并发控制（MVCC）是一种用来解决读-写冲突的无锁并发控制，也就是为事务分配单向增长的事务ID，为每个修改保存一个版本，版本与事务ID关联，读操作只读该事务开始前的数据库的快照。 所以MVCC可以为数据库解决以下问题

*  在并发读写数据库时，可以做到在读操作时不用阻塞写操作，写操作也不用阻塞读操作，提高了数据库并发读写的性能
 *  同时还可以解决脏读，幻读，不可重复读等事务隔离问题，但不能解决更新丢失问题

## MVCC的实现原理 ##

MVCC的实现原理主要是依赖记录中的 `4个隐式字段，undo日志 ，Read View`来实现的。所以我们先来看看这个四个隐藏字段

### 隐式字段 ###

每行记录除了我们自定义的字段外，还有数据库隐式定义的DB\_TRX\_ID,DB\_ROLL\_PTR,DB\_ROW\_ID等字段

*  **DB\_TRX\_ID**  
    6byte，最近修改(修改/插入)事务ID：记录创建这条记录/最后一次修改该记录的事务ID
 *  **DB\_ROLL\_PTR**  
    7byte，回滚指针，指向这条记录的上一个版本（存储于rollback segment里）
 *  **DB\_ROW\_ID**  
    6byte，隐含的自增ID（隐藏主键），如果数据表没有主键，InnoDB会自动以DB\_ROW\_ID产生一个聚簇索引
 *  **flag**  
    实际还有一个删除flag隐藏字段, 既记录被更新或删除并不代表真的删除，而是删除flag变了

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5nMTgyMzgwMzI4OTE_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### undo日志 ###

**redo log：重做日志**，就是每次mysql在执行写入数据前先把要写的信息保存在重写日志中，但出现断电，奔溃，重启等等导致数据不能正常写入期望数据时，服务器可以通过redo\_log中的信息重新写入数据。

**undo log：撤销日志**，与redo log恰恰相反，当一些更改在执行一半时，发生意外，而无法完成，则可以根据撤消日志恢复到更改之前的壮态。

undo log主要分为两种：

*  **insert undo log**  
    事务在insert新记录时产生的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**  
    事务在进行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；所以不能随便删除，只有在快速读或事务回滚不涉及该日志时，对应的日志才会被purge线程统一清除

### Read View(读视图) ###

说read view之前，要先知道当前读  
**当前读**  
读取数据的最新版本。常见的 `update/insert/delete、还有 select ... for update、select ... lock in share mode`都是当前读。

**什么是Read View?**  
Read View就是在该事务进行的快照读的那一刻，会生成数据库系统当前的一个快照，这个快照就是read view。

**下面就说一下怎么基于MVCC生成Read View?**  
在此之前,先说几个ReadView的概念

*  **m\_ids**：**活跃事务id列表**，表示在生成ReadView时系统中活跃的读写事务的事务id列表。
 *  **min\_trx\_id**：**活跃事务id列表中最小事务ID**表示在生成ReadView时当前活跃的读写事务中最小的事务id，也就是m\_ids中的最小值。
 *  **max\_trx\_id**：**活跃事务id列表中最大事务ID**表示生成ReadView时系统中应该分配给下一个事务(这是解决情况1的核心点)的id值。
 *  **creator\_trx\_id**：**当前事务ID**表示生成该ReadView的事务的事务id。

**判断逻辑:**

*  如果被访问版本的trx\_id属性值与ReadView中的creator\_trx\_id值相同，意味着当前事务在访问它自己修改过的记录，所以该版本可以被当前事务访问。
 *  如果被访问版本的trx\_id属性值小于ReadView中的min\_trx\_id值，表明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView前已经提交，所以该版本可以被当前事务访问。
 *  如果被访问版本的trx\_id属性值大于或等于ReadView中的max\_trx\_id值，表明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView后才开启，所以该版本不可以被当前事务访问。
 *  如果被访问版本的trx\_id属性值在ReadView的min\_trx\_id和max\_trx\_id之间，那就需要判断一下trx\_id属性值是不是在m\_ids列表中，如果在，说明创建ReadView时生成该版本的事务还是活跃的，该版本不可以被访问；如果不在，说明创建ReadView时生成该版本的事务已经被提交，该版本可以被访问。

**MVCC 解决了幻读了没有？**  
MVCC 解决了部分幻读，但并没有完全解决幻读。

对于快照读，MVCC 因为因为从 ReadView 读取，所以必然不会看到新插入的行，所以天然就解决了幻读的问题。

而对于当前读的幻读，MVCC 是无法解决的。需要使用 Gap Lock 或 Next-Key Lock（Gap Lock + Record Lock）来解决。

**Repeatable Read 解决了幻读是什么情况？**  
SQL 标准中规定的 RR 并不能消除幻读，但是 MySQL InnoDB 的 RR 可以，靠的就是 Gap 锁。在 RR 级别下，Gap 锁是默认开启的，而在 RC 级别下，Gap 锁是关闭的。

## 深入思考 ##

> 只有在对表中的记录做改动时（执行INSERT、DELETE、UPDATE这些语句时）才会为事务分配事务id，否则在一个只读事务中的事务id值都默认为0。

q:如果默认select产生的事务id为0的话,那么min\_trx\_id永远为0,这不是扯犊子吗?  
A:m\_ids为读写事务列表,而只有select查询的情况下,为只读事务,不会参与计算,并且其实只读事务会产生一个随机事务id,并不是默认为0的事务  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5nMTgyMzgwMzI4OTE_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

### 场景举例 ###

CREATE TABLE `test` (
      `id` int(11) DEFAULT NULL,
      `name` varchar(255) DEFAULT NULL
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

RR级别

**情况1:**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>事务A</td> 
   <td>事务B</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>begin;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>begin;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Select * from test;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>insert into test(id,name) values(2,‘323’);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>commit;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Select * from test;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>此时无法查询到B事务插入的数据</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**情况2:**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>事务A</td> 
   <td>事务B</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>begin;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>begin;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>insert into test(id,name) values(2,‘323’);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>commit;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Select * from test;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>可以查询到B事务插入的数据</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**情况3:**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>事务A</td> 
   <td>事务B</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>begin;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>begin;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Update test set name = ‘2’ where id = 4</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>insert into test(id,name) values(2,‘323’);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>commit;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Select * from test;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>可以查询到B事务插入的数据</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**情况4：**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>事务A</td> 
   <td>事务B</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>begin;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>begin;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Select * from test;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>insert into test(id,name) values(2,‘323’);</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>commit;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Select * from test;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Update test set name = ‘2’ where id = 2</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Select * from test;</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>此时无法查询到B事务插入的数据</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5nMTgyMzgwMzI4OTE_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221022/61618cd4432e494aaad26b4e13a460ea.png
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