MySql,MVCC实现及其机制,快照读在RC,RR下的区别说明

一、什么是MVCC

多版本并发控制

Multiversion Concurrency Control

大部分的MySQL的存储 引擎，比如InnoDB，Falcon，以及PBXT并不是简简单单的使用行锁机制。它们都使用了行锁结合一种提高并发的技术，被称为MVCC（多版本并 发控制）。MVCC并不单单应用在MySQL中，其他的数据库如Oracle,PostgreSQL,以及其他数据库也使用这个技术。　

MVCC避免了许多需要加锁的情形以及降低消耗。这取决于它实现的方式，它允许非阻塞读取，在写的操作的时候阻塞必要的记录。

MVCC保存了某一时刻数据的一个快照。意思就是无论事物运行了多久，它们都能看到一致的数据。也就是说在相同的时间下，不同的事物看相同表的数据是不同的。如果你从来没有这方面的经验，可能说这些有点令人困惑。但是在以后这个会很容易理解和熟悉的。

每个存储引擎实现MVCC方式都是不同的。有许多种包含了乐观（optimistic）和悲观（pessimistic）的并发控制。我们用简单的InnoDb的行为来举例说明MVCC工作方式。

InnoDB实现MVCC的方法是，它存储了每一行的两个额外的隐藏字段，这两个隐藏字段分别记录了行的创建的时间和删除的时间。在每个事件发生的时 候，每行存储版本号，而不是存储事件实际发生的时间。每次事物的开始这个版本号都会增加。自记录时间开始，每个事物都会保存记录的系统版本号。依照事物的 版本来检查每行的版本号。在事物隔离级别为可重复读的情况下，来看看怎样应用它。

SELECT

• InnoDB检查每行，要确定它符合两个标准。
• InnoDB必须知道行的版本号，这个行的版本号至少要和事物版本号一样的老。（也就是是说它的版本号可能少于或者和事物版本号相同）。这个既能确定事物开始之前行是存在的，也能确定事物创建或修改了这行。
• 行的删除操作的版本一定是未定义的或者大于事物的版本号。确定了事物开始之前，行没有被删除。
• 符合了以上两点。会返回查询结果。

INSERT

• InnoDB记录了当前新增行的系统版本号。

DELETE

• InnoDB记录的删除行的系统版本号作为行的删除ID。

UPDATE

• InnoDB复制了一行。这个新行的版本号使用了系统版本号。它也把系统版本号作为了删除行的版本。

所有其他记录的结果保存是，从未获得锁的查询。这样它们查询的数据就会尽可能的快。要确定查询行要遵循这些标准。缺点是存储引擎要为每一行存储更多的数据，检查行的时候要做更多的处理以及其他内部的一些操作。

MVCC只能在可重复读和可提交读的隔离级别下生效。不可提交读不能使用它的原因是不能读取符合事物版本的行版本。它们总是读取最新的行版本。可序列化不能使用MVCC的原因是，它总是要锁定行。

下面的表说明了在MySQL中不同锁的模式以及并发级别。

我们在操作数据库的时候总是这四大类 读读 读写 写读 写写，读读肯定是没有任务数据问题的，但对事物有了解的同学就会知道，读写、写写操作很容易就会导致数据不一致。

在此之前解决这类问题的常用方式就是 加锁，听名字就知道这是个很复杂、很耗性能的操作，所以大神们不满足这个操作，从而在MySQL里面实现了MVCC。

MVCC并不是MySQL独有的，它是一个理念，百度百科解释如下：

Multi-Version Concurrency Control 多版本并发控制，MVCC 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。

MVCC里面有一些关键词，理解这些关键词，你就明白了什么是MVCC。MVCC是解决读写、写读导致数据不一致的问题，写写问题还是需要加锁来解决。

所以我们可以使用 MVCC + 锁（乐观锁/悲观锁）来解决全部的问题。

二、当前读、快照读

当前读就是读取最新的数据，为了保证读取的是最新且准确的数据，所以它在读取的时候会加锁，防止其它事物操作。

快照读是不加锁的方式，当一个事物要操作数据库的时候，会在这个事物的基础上形成一个快照，其它的操作就读取这个快照。

MVCC就是基于快照读来实现的，在MySQL里面的快照读是基于这样几个关键点来实现的

• 三个隐藏参数 （DB_ROW_ID 隐藏主键id、DB_ROLL_PTR 回滚指针、DB_TRX_ID 事物id）
• undo log 日志
• read view

三、隐藏字段

假如我们有一张表，里面有两个字段，name、age，但实际上我们表里的数据是这样的

3-1、隐藏主键

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

聚簇索引：数据存储和索引是存在一起的，逻辑上和物理上都是一起的，一个表只能有一个聚簇索引。

注：理解聚簇索引可以很好的理解MySQL的索引规则，感兴趣的可以看看这个 MySQL索引详解

3-2、事物id

记录这条记录最后一次操作的事物id

3-3、回滚指针

回滚指针，指向这条记录的上一个版本（存储于rollback segment里），用于配合下面的 undo log。

四、undo log

undo log 日志分为两种

（1）、 insert undo log 数据库在插入数据的时候产生，只有在当前事物回滚的时候才有用，所以在当前事物结束的时候它就没用了，就会被删除。

（2）、 update undo log 数据库在更新、删除的时候产生，除了当前事物会使用，在快照读的时候也会使用，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。

五、Read View

什么是读视图呢？数据库的操作都是多个事物同时进行的，有读有写。假如当前有两个事物，A事物读取，B事物正在更新数据。

在A事物开始的时候，就形成当前数据库的一个快照，记录并维护系统当前活跃事务的ID。read view 主要是用来做可见性判断的，它会判断每条记录的的数据，这条数据可能是真实的数据，也可能是undo log 中的数据。

read view 用一个可见性的算法，来判断当前是读取真实的数据，还是undo log的数据。这里可以简单理解read view 内部维护了一个事物id列表，里面有最大值和最小值，可以判断其它事物的id是否在这个可见范围内。

N、其它

N-1、快照读在RC和RR下的区别

• RC （read-committed）读已提交， 可能会导致 不可重复读、幻读
• RR （repeatable-read）可重复读，可能会导致 不可重复读

幻读 ： 事物A查询数据库查询出来了20条数据，然后事物B删除了2条数据，这时候事物A再去查询发现只有18条了，从而产生了幻觉。

我们知道在RR级别下面不会产生幻读，之所以不会产生幻读，是快照读在RC和RR下的生成的策略不一样。

RC隔离级别下，是每个快照读都会生成并获取最新的Read View；而在RR隔离级别下，则是同一个事务中的第一个快照读才会创建Read View, 之后的快照读获取的都是同一个Read View。

MySQL/InnoDB定义的4种隔离级别：

Read Uncommited

• 可以读取未提交记录。

Read Committed (RC)

• 针对当前读，RC隔离级别保证对读取到的记录加锁 (记录锁)，存在幻读现象

Repeatable Read (RR)（默认）

• 针对当前读，RR隔离级别保证对读取到的记录加锁 (记录锁)，同时保证对读取的范围加锁，新的满足查询条件的记录不能够插入 (间隙锁)，不存在幻读现象。

Serializable

• 从MVCC并发控制退化为基于锁的并发控制。不区别快照读与当前读，所有的读操作均为当前读，读加读锁 (S锁)，写加写锁 (X锁)。
• Serializable隔离级别下，读写冲突，因此并发度急剧下降，在MySQL/InnoDB下不建议使用。

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持程序员之家。

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