【MySQL】InnoDB中的MVCC

1、背景

MVCC叫做多版本并发控制，通过维护数据的多个历史版本实现读写分离：读操作访问快照版本，无需加锁，避免阻塞写操作；写操作创建新版本，不影响其它事务的读操作。这种机制支持了读已提交和可重复读两种事务隔离级别，InnoDB中是通过隐藏列事务id、版本链、Read View实现的MVCC。

2、设置事务的隔离级别

设置事务隔离级别可以通过修改配置文件和通过sql语句，修改的隔离级别有4种：读未提交、读已提交、可重复读、串行化，修改配置文件可以永久生效，查看配置文件中的隔离级别如下：

[root@xxx xxx]# cat /xxx/my.cnf | grep 'transaction_isolation'
transaction_isolation                                      = READ-COMMITTED

通过sql语句修改是临时生效的，有3种修改方式，一个是会话级设置，只影响当前连接，例如：

mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

另一个是全局设置，影响所有连接，例如：

mysql> SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

最后一个是仅对下一个事务生效，例如：

mysql> SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

3、MVCC

【1】版本链

之前讲过隐藏列：row_id、trx_id、roll_pointer，其中row_id不一定存在，当没有主键和唯一索引时，row_id才存在，trx_id是事务id，roll_pointer指向undo日志，通过roll_pointer就可以组成一条版本链，接下来通过如下表和数据来说明：

mysql> show create table student;
+---------+-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| Table   | Create Table
                                                                                                              |
+---------+-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| student | CREATE TABLE `student` (
  `id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '姓名',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci |
+---------+-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> select * from student;
+----+------+
| id | name |
+----+------+
|  1 | 张三 |
+----+------+
1 row in set (0.00 sec)

接下来分别在两个事务中更新数据，假设事务id分别为20和50：

时间顺序	事务A，事务id=20	事务B，事务id=50
t1	开始事务	开始事务
t2		UPDATE student SET name = ‘李四’ WHERE id = 1;
t3		提交事务
t4	UPDATE student SET name = ‘王五’ WHERE id = 1;
t5	提交事务

此时版本链如下：

name为王五的代表最新记录，name为李四和张三的为undo日志。

【2】ReadView

对于未提交读的隔离级别事务来说，由于可以读到未提交事务修改的记录，直接读取最新的版本就好了；对于串行化隔离级别的事务来说是使用加锁的方式来访问记录的；对于读已提交和可重复读隔离级别的事务来说，只能读到已提交事务的结果。所以核心问题就是版本链中哪一个版本对当前事务是可见的，所有就有了ReadView，ReadView中包含4个部分：

名称	含义
m_ids	生成ReadView时当前系统中活跃的读写事务id列表
min_trx_id	m_ids中的最小值
max_trx_id	分配给下一个事务的id值，不是m_ids中的最大值
creator_trx_id	生成ReadView的事务id，只读事务中为0

通过ReadView的属性，我们就能判断对记录版本链中的哪一个版本可见，判断规则如下：

1、如果被访问版本的trx_id与ReadView的中的creator_trx_id相同，说明当前事务再访问自己修改的记录，所以该版本可以被当前事务访问。
2、如果被访问版本的trx_id小于ReadView的中的min_trx_id值，说明生成该版本的事务在当前事务之前已经提交，所以该版本可以被当前事务访问。
3、如果被访问版本的trx_id大于ReadView的中的max_trx_id值，表明生成该版本的事务在当前事务之后开启，所以该版本不可以被当前事务访问。
4、如果被访问的版本的trx_id在ReadView的min_trx_id和max_trx_id之间，需要判断trx_id是否在m_ids中，在就说明该版本的事务还是活跃的，不可以被访问；不在就说明该版本已经提交，可以被访问。

如果某个版本的数据对当前事务不可见，就顺着版本链去判断下一个版本的数据，一直到最后一个版本，如果最后一个版本也不可见，那查询结果就不包含这条记录。

【3】ReadView的生成时机

隔离级别	生成ReadView时机
读已经提交	每次读取数据前都生成一个ReadView
可重复读	第一次读取数据时生成一个ReadView

4、总结

MVCC是一种数据库并发控制技术，通过维护数据的多个历史版本实现读写操作的并行化，从而提升性能并解决事务隔离性问题。