MVCC是什么

MVCC，即Multi-Version Concurrency Control （多版本并發(fā)控制）。它是一種并發(fā)控制的方法，一般在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的并發(fā)訪問，在編程語言中實(shí)現(xiàn)事務(wù)內(nèi)存。

數(shù)據(jù)庫中同時存在多個版本的數(shù)據(jù)，并不是整個數(shù)據(jù)庫的多個版本，而是某一條記錄的多個版本同時存在，在某個事務(wù)對其進(jìn)行操作的時候，需要查看這一條記錄的隱藏列事務(wù)版本id，比對事務(wù)id并根據(jù)事物隔離級別去判斷讀取哪個版本的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)庫隔離級別讀已提交、可重復(fù)讀 都是基于MVCC實(shí)現(xiàn)的，相對于加鎖簡單粗暴的方式，它用更好的方式去處理讀寫沖突，能有效提高數(shù)據(jù)庫并發(fā)性能。

我們先回顧一下事務(wù)的相關(guān)概念，以便更好的理解mvcc的實(shí)現(xiàn)原理

MySQL的事務(wù)

redo log

redo log重做日志，是記錄物理數(shù)據(jù)變化的日志，使用數(shù)據(jù)庫DML對數(shù)據(jù)的修改操作，都會產(chǎn)生redo log，可以保證事務(wù)的持久性

undo log

undo log是回滾日志，有兩個作用：提供回滾操作和多行版本控制（MVCC）

在數(shù)據(jù)修改的時候，不僅記錄了redo，還記錄了相對應(yīng)的undo，如果因?yàn)槟承┰驅(qū)е率聞?wù)失敗或回滾了，可以借助undo進(jìn)行回滾，

undo log和redo log記錄物理日志不一樣，undo log主要記錄的是數(shù)據(jù)的邏輯變化，它是邏輯日志

可以認(rèn)為執(zhí)行insert時會對應(yīng)在undo log中記錄一條delete語句，并且會記錄這個版本的事務(wù)id(txid)，執(zhí)行update語句會有一條update語句來使之?dāng)?shù)據(jù)恢復(fù)到上個版本。

當(dāng)執(zhí)行rollback時，就可以從undo log中的邏輯記錄讀取到相應(yīng)的內(nèi)容并進(jìn)行回滾

多行版本控制的時候，也是通過undo log來實(shí)現(xiàn)的

當(dāng)讀取的某一行被其它事務(wù)鎖定時，它可以從undo log中分析出該行記錄以前的數(shù)據(jù)是什么。從而提供該行版本信息。

并且undo log的內(nèi)容變更也會記錄到redo log中，從而實(shí)現(xiàn)undo log的持久化

總而言之就是undo log提供了一種數(shù)據(jù)庫快照的功能，通過事務(wù)id和undo log我們可以找到歷史版本的數(shù)據(jù)

MySQL事務(wù)的隔離級別

SQL標(biāo)準(zhǔn)中定義了四個隔離級別：

• READ-UNCOMMITTED（讀取未提交）：最低的隔離級別，允許讀取尚未提交的數(shù)據(jù)變更，可能導(dǎo)致臟讀、幻讀、不可重復(fù)讀；
• READ-COMMITTED（讀取已提交）：允許讀取并發(fā)事務(wù)已經(jīng)提交的數(shù)據(jù)，可以阻止臟讀，但是幻讀或不可重復(fù)讀任有可能發(fā)生
• REPAATABLE-READ（可重復(fù)讀）：對同一字段的多次讀取結(jié)果都是一致的，除非數(shù)據(jù)本身是被本身事務(wù)所修改的，可以阻止臟讀和不可重復(fù)讀，但幻讀仍有可能發(fā)生
• SETIALIZABLE（可串行化）：最高的隔離級別，完全服從ACID原則，所有事務(wù)單個依次執(zhí)行，這樣事務(wù)之間就完全不可能產(chǎn)生干擾，也就是說，該級別可以防止臟讀，不可重復(fù)讀以及幻讀。

MVCC原理

事務(wù)版本號

事務(wù)每次開啟前，都會從數(shù)據(jù)庫獲取一個自增長的事務(wù)ID，可以從事務(wù)ID判斷事務(wù)的執(zhí)行先后順序

隱式字段

對于InnoDB存儲引擎，每一行記錄都有兩個隱藏列trx_id、roll_ptr，如果表中沒有主鍵和非NULL唯一鍵時，則還會有第三個隱藏的主鍵列row_id。

MySQL行記錄中除了記錄業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)外，還有隱藏的 trx_id 和 roll_ptr

• trx_id：表示最近修改的事務(wù)的id，每次一個事務(wù)對某條聚集索引記錄進(jìn)行改動時，都會把該事務(wù)的事務(wù)id賦值給trx_id隱藏列，新增一個事務(wù)時，trx_id就會遞增，因此trx_id能夠表示事務(wù)開始的先后順序
• roll_ptr：指向上一個版本的地址，每次對某條聚集索引記錄進(jìn)行改動時，都會把舊版本寫入undo log中，然后這個隱藏列就相當(dāng)于一個指針，可以通過它來找到該記錄修改前的信息。

版本鏈

MySQL的每行記錄邏輯上其實(shí)是一個鏈表

演示說明：

update user set name = '肉蟹寶1' where id = 1

這個鏈表存在于undo log中，和最新版本的數(shù)據(jù)不在一起

每次更新后，都會將舊值放在一條undo log中，就算是該記錄的一個舊版本，隨著更新次數(shù)的增多，所有的版本都會被roll_ptr屬性連接成一個鏈表，我們把這個鏈表稱為版本鏈，版本鏈的頭節(jié)點(diǎn)就是當(dāng)前記錄最新的值

另外，每個版本中還包含生成該版本時對應(yīng)的事務(wù)id（trx_id）

ReadView

說完了undo log 和版本鏈，再來說說ReadView，前面我們說過MVCC只在read_commited和repeatable_read兩個隔離級別下工作，而read_commited和repeatable_read的區(qū)別不同就在于它們生成的ReadView的策略不同

對于使用read_commited和repeatable_read隔離級別的事務(wù)來說，都必須保證讀到已經(jīng)提交了的事務(wù)修改過的記錄，也就是說假如另一個事務(wù)已經(jīng)修改了記錄但未提交，是不能直接讀取最新版本的記錄的

核心問題就是：需要判斷一下，版本鏈中哪個版本是當(dāng)前事務(wù)可見的

為此InnoDB提出了一個ReadView的概念，這個ReadView中有一個id列表，trx_ids來存儲系統(tǒng)中當(dāng)前活躍著的讀寫事務(wù)，也就是begin了但是還未commit或rollback的事務(wù)

流程說明:

獲取事務(wù)自己的版本號，即事務(wù)ID

獲取Read View

查詢得到的數(shù)據(jù)，然后Read View中的事務(wù)版本號進(jìn)行比較。

如果不符合Read View的可見性規(guī)則， 即就需要Undo log中歷史快照;

最后返回符合規(guī)則的數(shù)據(jù)

演示說明：

提交了trx_id是2的記錄后，接著新建trx_id為3的事務(wù)，修改name的值，但是事務(wù)還沒有提交

update user set name = '肉蟹寶 2 ' where id = 1

則此時的版本鏈?zhǔn)?#xff1a;

顯然，此時的trx_ids為[3]

如果另一個事務(wù)查詢id為1的記錄，因?yàn)閠rx_ids當(dāng)前只有trx_id為3的事務(wù)，而trx_ids的意義是記錄未完成的事務(wù)。在這里，事務(wù)未完成，所以該條記錄不可見，繼續(xù)查詢下一條，結(jié)果返回肉蟹寶1

此時我把trx_id為3的事務(wù)提交了，并且新建了一個trx_id為4的事務(wù)，修改name，且不提交事務(wù)

update user set name = '肉蟹寶 3 ' where id = 1

這時的版本鏈就是：

read-committed —— 每次查詢數(shù)據(jù)前都生成一個 ReadView

trx_ids 將更新為[ 4 ]，版本鏈通過 trx_id 對比查找到的結(jié)果就是肉蟹寶2。

repeatable-read —— 在第一次查詢數(shù)據(jù)時生成一個 ReadView，之后的讀都復(fù)用之前的。

不會有重建的 ReadView , trx_ids 還是 [ 3 ]，MySQL 認(rèn)為事務(wù)3未完成，所以 select 的結(jié)果是肉蟹寶1。第2次 select 結(jié)果和第1次一樣，所以叫可重復(fù)讀。

小結(jié)

從上邊的描述中我們可以看出來，所謂的MVCC--多版本并發(fā)控制指的就是在使用read-commited、repeatable-read這兩種隔離級別的事務(wù)在執(zhí)行select操作時，訪問記錄的版本鏈的過程。這樣子就可以使不同的事務(wù)的讀-寫、寫-讀作并發(fā)執(zhí)行，從而提升系統(tǒng)性能。

read-commited、repeatable-read這兩個隔離級別的很大一個不同就是：生成ReadView的時機(jī)不同

read-commited 在每一次進(jìn)行select操作時都會生成一個ReadView，而repeatable-read只在第一次進(jìn)行普通select操作時生成一個ReadView，之后的查詢操作都重復(fù)使用這個ReadView

參考與感謝：

深入理解MYSQL的MVCC機(jī)制

javaguide

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的什么是MVCC，一文搞懂MySQL的MVCC机制的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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