mvcc多版本并发控制

定义

mvcc（Multiversion Concurrency Control）多版本并发控制，是现代数据库(包括Mysql、Oracle、PostgreSQL等)引擎实现中常用的处理读写冲突的手段，目的在于提高数据库并发场景下的吞吐性能。

• 说白了，mvcc就是“维持一个数据的多个版本“。
• 在Mysql中，mvcc只在读取已提交(Read committed) 和 重复读(Repeatable Read)两个事务级别下有效（Read uncommitted隔离级别下，读写都不加锁，Searalizabel隔离级别下，读写都加锁，也就不需要mvcc了）。
• 其是通过undo日志中的版本链和ReadView一致性视图来实现的。mvcc就是在多个事务同时存在时，select语句找寻到具体是版本链上的哪个版本，然后再找到的版本上返回其中所记录的数据的过程。

作用

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。

什么是当前读 和 快照读

在学习mvcc多版本并发控制之前，必须先了解一下，什么是mysql innodb下的当前读和快照读。

当前读

定义:读取到的记录是最新版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，灰度读取的记录进行加锁。
像select lock in share mode(共享锁)，select for update,update ,insert , delete 这些操作都是一种当前读。

快照读

定义：
像不加锁的select操作就是快照读，即不加锁的非阻塞读。
快照读的前提是隔离级别不是串行，串行级别下的快照读会退化为当前读。
之所以出现快照读的情况是，是基于提高并发性能的考虑，快照读的实现是基于多版本控制，即mvcc，可以认为mvcc是行锁的一个变种，但他在很多情况下，避免了加锁操作，降低了开销。

实现原理

mvcc是基于undo log，隐藏字段，ReadView（读视图）实现的。

undo log（回滚日志）

undo log记录的是逻辑日志，也就是Sql语句。
比如：当我们执行一条insert语句时，undo log就记录一条相反的delete语句。

作用

1. 回滚事务时，回到修改前的数据。
2. 实现mvcc。

隐藏字段

当我们创建一张表时，innodb引擎会增加2哥隐藏字段。

• DB_TRX_ID(最近一次提交事务的id)
  修改表数据时，都会提交事务，每个事务都有一个唯一的id，这个字段就记录了最近一次提交事务的id。
• DB_ROLL_PTR(上个版本的地址)
  修改数据时，旧版本的数据都会被记录到undo log日志中，每个版本的数据都有一个版本地址，这个字段记录的就是上个版本的地址。

表记录和undo log历史数据组成了一个版本链

Read View 读视图

在事务中，执行sql查询，就会生成一个读视图，是用来保证数据的可见性，即读到undo log 种哪个版本的数据。

• 快照读一般是读取的是历史版本的读视图。
• 当前读会生成一个最新版本的读视图。

读视图是基于下面几个字段实现的：

• m_ids: 当前系统中活跃的事务ID集合，即未提交的事务。
• min_trx_id: m_ids种最小的id
• max_trx_id: 下一个要分配的事务ID。
• creator_trx_id: 当前事务ID

读视图决定当前事务能读到哪个版本的数据，从表记录到undo log历史数据的版本链，依次匹配，满足哪个版本的匹配规则，就能读取到哪个版本的数据，一旦匹配成功就不在往下匹配。

数据可见性规则

1. DB_TRX_ID = creator_trx_id 如果这个版本数据的事务ID等于当前事务ID，表示数据记录的最后一次操作的事务就是当前事务，当前读视图可以读到这个版本的数据。
2. DB_TRX_ID < min_trx_id 如果这个版本数据的事务ID小于所有活跃事务ID，表示这个版本的数据不再被事务使用，即事务已提交，当前读视图可以读到这个版本的数据。
3. DB_TRX_ID >= max_trx_id 如果这个版本数据的事务ID大于等于下一个要分配的事务ID，表示有新事务更新了这个版本的数据，这种情况下，当前读视图不可以读到这个版本的数据。
4. min_trx_id <= DB_TRX_ID < max_trx_id 如果这个版本数据的事务ID在当前系统中活跃的事务ID集合（m_ids）里面，表示这个版本的数据被其他事务更新过，当前读视图不可以读到这个版本的数据。 如果这个版本数据的事务ID不在当前系统中活跃的事务ID集合（m_ids）里面，表示是在其他事务提交后创建的读视图，当前读视图可以读到这个版本的数据。

不同隔离级别下可见性分析

在不同的事务隔离级别下，生成读视图的规则不同：

• READ COMMITTED（读已提交） ：在事务中每一次执行快照读时都生成一个读视图，每个读视图中四个字段的值都是不同的。
• REPEATABLE READ（可重复读）：仅在事务中第一次执行快照读时生成读视图，后续复用这个读视图。