Mysql中mvcc实现原理

今天我们简单来介绍一下mvcc的实现原理。官方文档的链接也贴在这里官方文档

mvcc全称Multi-Version Concurrency Control ，多版本并发控制，顾名思义是维持了数据库中数据的多版本；这个机制主要是为了服务事务隔离级别中的READ COMMITTED和REPATEABLE READ两种隔离级别在多个事务读取数据的时候能遵守sql标准。

对于innodb存储引擎来说，每一条记录默认都会生成两个隐藏字段

• trx_id ：每次一个事务对某条聚簇索引记录进行改动时，都会把该事务的事务id 赋值给trx_id 隐藏列。
• roll_pointer ：每次对某条聚簇索引记录进行改动时，都会把旧的版本写入到undo日志 中，然后这个隐藏列就相当于一个指针，可以通过它来找到该记录修改前的信息。

我们在表里插入一条数据

实际上这条记录的示意图如下

可以看到，一条记录里面除了我们定义的基础字段之外，还多了trx_id和roll_pointer两个字段，undo日志里面的插入日志比较特殊，这类日志主要是为了事务回滚时能够撤销操作；在事务已经提交后，已经不能把记录回滚了，所以插入undo日志会被删除或者对应的空间会被重新分配，所以对应记录的roll_pointer指针指向的值其实已经是无效的。

假设之后两个事务id 分别为100 、200 的事务对这条记录进行UPDATE 操作，操作流程如下：

每次对记录进行改动，都会记录一条undo日志 ，每条undo日志也都有一个roll_pointer 属性（INSERT 操作对应的undo日志 没有该属性，因为该记录并没有更早的版本），可以将这些undo日志 都连起来，串成一个链表，所以现在的情况就像下图一样：

到这里其实我们也可以进行一些猜测了，因为每条记录都记录了自己的一个版本链，而每个版本可以使用事务id来表示本次版本的改动是哪个事务执行的，在事务隔离级别中，区别就在于不同隔离级别的事务能读到哪些记录。

READ VIEW

在mysql中，对于事务中开启的读取操作，介绍一个READ VIEW的概念。ReadView 中主要包含4个比较重要的内容：

• m_ids ：表示在生成ReadView 时当前系统中活跃的读写事务的事务id 列表。
• min_trx_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 ，也就是m_ids 中的最小值。
• max_trx_id ：表示生成ReadView 时系统中应该分配给下一个事务的id 值。小贴士： 注意max_trx_id并不是m_ids中的最大值，事务id是递增分配的。比方说现在有id为1，2，3这三个事务，之后id为3的事务提交了。那么一个新的读事务在生成ReadView时，m_ids就包括1和2，min_trx_id的值就是1，max_trx_id的值就是4。
• creator_trx_id ：表示生成该ReadView 的事务的事务id 。小贴士： 我们前边说过，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。

根据一定的步骤查看某个事务对某条记录是否可见，有了这个ReadView ，这样在访问某条记录时，只需要按照下边的步骤判断记录的某个版本是否可见：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。如果某个版本的数据对当前事务不可不可见的话，那就顺着版本链找到下一个版本的数据，继续按照上边的步骤判断可见性，依此类推，直到版本链中的最后一个版本。如果最后一个版本也不可见的话，那么就意味着该条记录对该事务完全不可见，查询结果就不包含该记录。

在MySQL 中，READ COMMITTED 和REPEATABLE READ 隔离级别的的一个非常大的区别就是它们生成ReadView的时机不同 。

READ COMMITTED —— 每次读取数据前都生成一个ReadView

使用REPEATABLE READ隔离级别的事务在每次查询开始时都会生成一个独立的ReadView 。

比如READ COMITTED隔离级别下，每一次普通select语句都是生成最新的ReadView,假如在两次select之间，有一些事务对记录进行了改变或者一些事务已经提交，两次readView里面的信息肯定不一样，所以就会导致不可重复读的问题；与之相反，在REPEATABLE READ隔离级别下，同一个事务开启之后，在事务执行期间的普通select语句使用的都是同一个readView，自然也就能保证读取的记录都是一样的啦。

结论

从上边的描述中我们可以看出来，所谓的MVCC （Multi-Version Concurrency Control ，多版本并发控制）指的就是在使用READ COMMITTD 、REPEATABLE READ 这两种隔离级别的事务在执行普通的SEELCT 操作时访问记录的版本链的过程，这样子可以使不同事务的读-写 、写-读 操作并发执行，从而提升系统性能。READ COMMITTD 、REPEATABLE READ 这两个隔离级别的一个很大不同就是：生成ReadView的时机不同，READ COMMITTD在每一次进行普通SELECT操作前都会生成一个ReadView，而REPEATABLE READ只在第一次进行普通SELECT操作前生成一个ReadView，之后的查询操作都重复使用这个ReadView就好了 。