MySQL进阶04-MVCC实现原理

表记录读取的两种方式

• 快照读：读取的是快照版本。普通的SELECT就是快照读。通过MVCC来进行并发控制的，不用加锁。
• 当前读：读取的是最新版本。UPDATE、DELETE、INSERT、SELECT … LOCK IN SHARE MODE、SELECT … FOR UPDATE是当前读。

注意注意注意！！！！：快照读情况下，InnoDB在RR隔离级别下通过MVCC机制避免了幻读现象，而MVCC机制无法避免当前读情况下出现的幻读现象。因为当前读每次读取的都是最新数据，这时如果两次查询中间有其它事务插入数据，就会产生幻读。

举个栗子

下面举个例子说明下：t_uesr表

事务A	事务B
start transaction	start transaction
select * from t_user where user_name=‘%a’ for update; 假设有一条
	insert into t_user(user_name, user_password, user_mail, user_state) values(‘aismall’, ‘a’, ‘a’, 0);
	commit
select * from t_user where user_name=‘%a’ for update; 此时就能查到两条
commit

MySQL是在RR隔离级别下是如何避免幻读的

在快照读情况下：MySQL通过MVVCC来避免幻读。

在当前读情况下：MySQL通过临键锁（next-key：行锁+间隙锁）来避免幻读。如果没有正确地锁定读取范围，其他事务仍然可以在这些未锁定的范围之间插入新的行，导致幻读‌。

• 注意：MySQL中的锁，锁的是索引，行锁是加在索引上的锁，间隙锁是加在索引之间的锁。

Serializable隔离级别也可以避免幻读，会锁住整张表，并发性极低，一般不会使用。

bin log/redo log/undo log

MySQL日志主要包括查询日志、慢查询日志、事务日志、错误日志、二进制日志等。其中比较重要的是 bin log（二进制日志）和 redo log（重做日志）和 undo log（回滚日志）。

bin log：bin log是MySQL数据库级别的文件，记录对MySQL数据库执行修改的所有操作，不会记录select和show语句，主要用于恢复数据库和同步数据库。

redo log：redo log是innodb引擎级别，用来记录innodb存储引擎的事务日志，不管事务是否提交都会记录下来，用于数据恢复。当数据库发生故障，innoDB存储引擎会使用redo log恢复到发生故障前的时刻，以此来保证数据的完整性。将参数innodb_flush_log_at_tx_commit设置为1，那么在执行commit时会将redo log同步写到磁盘。

undo log：除了记录redo log外，当进行数据修改时还会记录undo log，undo log用于数据的撤回操作，它保留了记录修改前的内容。通过undo log可以实现事务回滚，并且可以根据undo log回溯到某个特定的版本的数据，实现MVCC。

小结：

• bin log会记录所有日志记录，包括InnoDB、MyISAM等存储引擎的日志；redo log只记录innoDB自身的事务日志。
• bin log只在事务提交前写入到磁盘，一个事务只写一次；而在事务进行过程，会有redo log不断写入磁盘。
• bin log是逻辑日志，记录的是SQL语句的原始逻辑；redo log是物理日志，记录的是在某个数据页上做了什么修改。

MVCC概述

MVCC(Multiversion concurrency control) ：多版本并发控制

• 多版本：指MySQL维护着行数据的多个版本。
• 并发控制：多个事务同时操作某一行记录时，由MySQL控制返回多个版本的行记录中的某个版本。

MVCC实现原理

MVCC实现原理主要通过下面这个三个来实现：隐藏字段，undo log 版本链，read view。

隐藏字段是什么：

• 在undo log中每条数据的记录大概是这样的：
  
• DB_TRX_ID：当前事务id，通过事务id的大小判断事务的时间顺序。
• DB_ROLL_PTR：回滚指针，指向当前行记录的上一个版本，通过这个指针将数据的多个版本连接在一起构成undo log版本链。
• DB_ROW_ID：主键，如果数据表没有主键，InnoDB会自动生成主键。

使用事务更新行记录的时候，就会生成版本链，执行过程如下：

• 1.用排他锁锁住该行；
• 2.将该行原本的值拷贝到undo log，作为旧版本用于回滚；
• 3.修改当前行的值，生成一个新版本，更新事务id，使回滚指针指向旧版本的记录，这样就形成一条版本链。

下面举个例子方便理解：

• 1、初始数据如下，其中DB_ROW_ID和DB_ROLL_PTR为空。
  
• 2、事务A对该行数据做了修改，将age修改为19，效果如下：
  
• 3、之后事务B也对该行记录做了修改，将age修改为20，效果如下：
  
• 4、此时undo log有两行记录，并且通过回滚指针连在一起。

read view：也可理解为数据的一份快照。上面undo log 中有这么多版本，具体要返回那个版本就是由read view来决定的，其中read view 中维护了下面这些东西：

• trx1...trxn：当前活跃事务id的集合（未提交事务）。
• up_limit_id：当前活跃事务的最小事务id。
• low_limit_id：当前活跃事务的最大事务id。
• DATA_TRX_ID：read view 创建者的事务id。
  

注意注意注意！！！！不同隔离级别创建read view的时机不同：

• read committed：每次执行select都会创建新的read_view，保证能读取到其他事务已经提交的修改。
• repeatable read：在一个事务范围内，第一次select时更新这个read_view，以后不会再更新，后续所有的select都是复用之前的read_view。这样可以保证事务范围内每次读取的内容都一样，即可重复读。

read view是通过一个可见性算法（对比规则）来决定要返回那个版本的，这个算法就是使用当前的事务ID（DATA_TRX_ID）跟 read view进行对比，具体对比规则如下：

• 如果DATA_TRX_ID < up_limit_id：说明在创建read view时，修改该数据行的事务已提交，该版本的记录可被当前事务读取到。
• 如果DATA_TRX_ID >= low_limit_id：说明当前版本的记录的事务是在创建read view之后生成的，该版本的数据行不可以被当前事务访问。此时需要通过版本链找到上一个版本，然后重新判断该版本的记录对当前事务的可见性。
• 如果up_limit_id <= DATA_TRX_ID < low_limit_id：需要在活跃事务链表中查找是否存在ID为DATA_TRX_ID的值的事务。
  • 1.如果存在，因为在活跃事务链表中的事务是未提交的，所以该记录是不可见的。此时需要通过版本链找到上一个版本，然后重新判断该版本的可见性。
  • 2.如果不存在，说明事务trx_id 已经提交了，这行记录是可见的。

总结：InnoDB 的MVCC是通过 read view 和版本链实现的，版本链保存有历史版本记录，通过read view 判断当前版本的数据是否可见，如果不可见，再从版本链中找到上一个版本，继续进行判断，直到找到一个可见的版本。