MySQL InnoDB之MVCC原理是啥

2024-07-24 12:33:08

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供稿：网友

　　MVCC全称Multi-Version Concurrency Control，即多版本并发控制，主要是为了提高数据库的并发性能。同一行数据平时发生读写请求时，会上锁阻塞住。但MVCC用更好的方式去处理读—写请求，做到在发生读—写请求冲突时不用加锁。这个读是指的快照读，而不是当前读，当前读是一种加锁操作，是悲观锁。那它到底是怎么做到读—写不用加锁的，快照读和当前读是指什么？我们后面都会学到。

　　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。
　　为了说明这个问题，我们创建一个演示表：

　　CREATE TABLE `teacher` (
　　 `number` int(11) NOT NULL,
　　 `name` varchar(100) DEFAULT NULL,
　　 `domain` varchar(100) DEFAULT NULL,
　　 PRIMARY KEY (`number`)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8
　　然后向这个表里插入一条数据：

　　mysql> insert into teacher values(1, 'J', 'Java');Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
　　现在里的数据就是这样的：

　　mysql> select * from teacher;
　　+--------+------+--------+
　　| number | name | domain |
　　+--------+------+--------+
　　| 1 | J | Java |
　　+--------+------+--------+
　　1 row in set (0.00 sec)

　　对该记录每次更新后，都会将旧值放到一条undo日志中，就算是该记录的一个旧版本，随着更新次数的增多，所有的版本都会被roll_pointer属性连接成一个链表，我们把这个链表称之为版本链，版本链的头节点就是当前记录最新的值。另外，每个版本中还包含生成该版本时对应的事务id。于是可以利用这个记录的版本链来控制并发事务访问相同记录的行为，那么这种机制就被称之为多版本并发控制(Mulit-Version Concurrency Control MVCC)。

　　ReadView
　　对于使用READ UNCOMMITTED隔离级别的事务来说，由于可以读到未提交事务修改过的记录，所以直接读取记录的最新版本就好了。

　　对于使用SERIALIZABLE隔离级别的事务来说，InnoDB使用加锁的方式来访问记录。

　　对于使用READ COMMITTED和REPEATABLE READ隔离级别的事务来说，都必须保证读到已经提交了的事务修改过的记录，也就是说假如另一个事务已经修改了记录但是尚未提交，是不能直接读取最新版本的记录的，核心问题就是：READ COMMITTED和REPEATABLE READ隔离级别在不可重复读和幻读上的区别，这两种隔离级别关键是需要判断一下版本链中的哪个版本是当前事务可见的。

　　为此，InnoDB提出了一个ReadView的概念，这个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。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。
　　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(min_trx_id <= trx_id < max_trx_id)，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，事务还没提交，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。