MVCC【重点】

参考��接

[1] https://www.bilibili.com/video/BV1YD4y1J7Qq/?spm_id_from=333.1007.top_right_bar_window_history.content.click&vd_source=0cb0c5881f5c7d76e7580fbd2f551074

[2]https://www.cnblogs.com/jelly12345/p/14889331.html

[3]https://xiaolincoding.com/mysql/transaction/mvcc.html#read-view-%E5%9C%A8-mvcc-%E9%87%8C%E5%A6%82%E4%BD%95%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E7%9A%84

[4]https://zhuanlan.zhihu.com/p/52977862

MVCC（Multi-Version Concurrency Control）多版本并发控制，MVCC在MySQL InnoDB中的实现主要是为了提高数据库并发性能，用更好的方式去处理读-写冲突，做到即使有读写冲突时，也能做到不加锁，非阻塞并发读

数据库并发场景有三种，分别为：

• 读-读：不存在任何问题，也不需要并发控制
• 读-写：有线程安全问题，可能会造成事务隔离性问题，可能遇到脏读，幻读，不可重复读
• 写-写：有线程安全问题，可能会存在更新丢失问题，比如第一类更新丢失，第二类更新丢失

  核心知识点

  MVCC它的实现原理主要是依赖记录中的 3个隐式字段，undo日志 ，Read View 来实现的。

  1、3个隐式字段
  2、聚簇索引
  3、undo log
  4、 read view

  1、3个隐式字段

  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_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

  • 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_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

    • 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

      DB_ROW_ID是数据库默认为该行记录生成的唯一隐式主键；DB_ROLL_PTR是一个回滚指针，用于配合undo日志，指向上一个旧版本；DB_TRX_ID是当前操作该记录的事务ID。

      2. 聚簇索引

      在MySQL中，InnoDB存储引擎默认使用聚簇索引来组织表的数据。

      • 如果表定义了主键，则主键索引就是聚簇索引；【不隐藏】
      • 如果表没有定义主键，则InnoDB存储引擎会选择一个唯一的非空索引来作为聚簇索引；【不隐藏】
      • 如果没有合适的唯一非空索引，则InnoDB会自动生成一个隐藏的聚簇索引。

        下面这张图，主键为id，所以聚簇索引为id，这时候并不是一个隐藏的列

        例如下面第一张图由于没有主键，没有唯一非空索引，因此使用自动生成当做聚簇索引

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        MVCC如何实现事务隔离？（Undo log版本链和Readview）

        MySQL中MVCC的实现是基于Undo log版本链和Readview来达成的。

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        3. undo log（回滚日志）-------构造版本链

        undo log（回滚日志），它保证了事务的 ACID 特性 (opens new window)中的原子性（Atomicity）

        undo log主要分为两种：

        • insert undo log：代表事务在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

          对MVCC有帮助的实质是update undo log ，undo log实际上就是存在rollback segment中旧记录链，

          Undo log（回滚日志），作为回滚的基础，在执行update和delete操作时，会将每次操作详细记录在Undo log中，每条Undo log中都记录一个叫做roll_pointer的引用信息，通过roll_pointer就可以将某条数据对应的Undo log，链接成一个Undo链。在Undo链的头部，通过数据行中的roll_pointer进行关联，就可以构成一条数据的版本链，这样对于每一行记录，都会有一个版本链，体现了这条记录的所有变更，有事务对这条数据进行操作时，将操作后的数据链接到版本的头部。

          补充：

          因此，undo log 两大作用：

          1. 实现事务回滚，保障事务的原子性。 事务处理过程中，如果出现了错误或者用户执 行了 ROLLBACK 语句，MySQL 可以利用 undo log 中的历史数据将数据恢复到事务开始之前的状态。
          2. 实现 MVCC（多版本并发控制）关键因素之一。 MVCC 是通过 ReadView + undo log 实现的。undo log 为每条记录保存多份历史数据，MySQL 在执行快照读（普通 select 语句）的时候，会根据事务的 Read View 里的信息，顺着 undo log 的版本链找到满足其可见性的记录。

          4. 每条数据的版本链都构造好之后，在查询的时候，是如何选择版本？（Read View）

          就需要使用到Read View结构来实现。

          Read View（读视图），是一个视图一个内存结构，一个 Read View 会在事务开始时创建（针对不同情况而定）。

          对于 「读提交」和「可重复读」 隔离级别的事务来说，它们的 快照读【补充部分：当前读，快照读和MVCC的关系】（普通 select 语句）是通过 Read View + undo log 来实现的，它们的区别在于 创建 Read View 的时机不同 ：

          1. 「读提交」隔离级别是在每个 select 都会生成一个新的 Read View，也意味着，事务期间的多次读取同一条数据，前后两次读的数据可能会出现不一致，因为可能这期间另外一个事务修改了该记录，并提交了事务。
          2. 「可重复读」隔离级别是启动事务时生成一个 Read View，然后整个事务期间都在用这个 Read View，这样就保证了在事务期间读到的数据都是事务启动前的记录。

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          这两个隔离级别实现是通过「事务的 Read View 里的字段」和「记录中的两个隐藏列（trx_id 和 roll_pointer）」的比对，如果不满足可见行，就会顺着 undo log 版本链里找到满足其可见性的记录，从而控制并发事务访问同一个记录时的行为，这就叫 MVCC（多版本并发控制）。

          因此我们可以知道在 「读提交」和「可重复读」的实现都是通过MVCC模式完成的

          补充：

          当前读，快照读和MVCC的关系

          • 准确的说，MVCC多版本并发控制指的是 “维持一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突” 这么一个概念。仅仅是一个理想概念
          • 而在MySQL中，实现这么一个MVCC理想概念，我们就需要MySQL提供具体的功能去实现它，而快照读就是MySQL为我们实现MVCC理想模型的其中一个具体非阻塞读功能。【MVCC是一种通用模式，快照读是MySQL实现MVCC的其中一个具体非阻塞读功能】 而相对而言，当前读就是悲观锁的具体功能实现
          • 要说的再细致一些，快照读本身也是一个抽象概念，再深入研究。MVCC模型在MySQL中的具体实现则是由 3个隐式字段，undo日志 ，Read View 等去完成的，具体可以看下面的MVCC实现原理。

            当一个事务开始时，数据库系统会根据当前的活跃事务状态创建一个 Read View，用于确定该事务在其执行期间可以看到的数据视图。这个数据视图包含4个信息：

            1. creator_trx_id：创建Read View的事务；
            2. m_ids：当前活跃且未提交的事务集合 **（可以存在多个id） **
            3. min_trx_id：前活跃且未提交集合m_ids中最小事务的id
            4. max_trx_id：下一个将被分配的事务的id值，该值为全局事务中最大的事务 id 值 + 1 ==id+1；。

            事务在执行期间会使用这个 Read View 来确定哪些数据行是可见的，哪些是不可见的。（例如下面的例子，【T5】可以/不可以看到【T1、T2、T3、T4】中的哪些）因此，创建一个 Read View 是为了在事务执行期间保持数据的一致性和隔离性。访问规则：

            1. 一个事务去访问记录的时候，自己的更新记录总是可见
            2. 如果记录的 trx_id 值小于 Read View 中的 min_trx_id 值，【 trx_id
            3. 如果记录的 trx_id 值大于等于 Read View 中的 max_trx_id 值 【 trx_id >= max_trx_id】，表示这个版本的记录是在创建 Read View 后才启动的事务生成的，所以该版本的记录对当前事务 不可见。
            4. 如果记录的 trx_id 值在 Read View 的 min_trx_id 和 max_trx_id 之间 【min_trx_id