一、什么是MVCC

多版本并發(fā)控制

Multiversion Concurrency Control

大部分的MySQL的存儲(chǔ) 引擎，比如InnoDB，F(xiàn)alcon，以及PBXT并不是簡簡單單的使用行鎖機(jī)制。它們都使用了行鎖結(jié)合一種提高并發(fā)的技術(shù)，被稱為MVCC（多版本并 發(fā)控制）。MVCC并不單單應(yīng)用在MySQL中，其他的數(shù)據(jù)庫如Oracle,PostgreSQL,以及其他數(shù)據(jù)庫也使用這個(gè)技術(shù)。　

MVCC避免了許多需要加鎖的情形以及降低消耗。這取決于它實(shí)現(xiàn)的方式，它允許非阻塞讀取，在寫的操作的時(shí)候阻塞必要的記錄。

MVCC保存了某一時(shí)刻數(shù)據(jù)的一個(gè)快照。意思就是無論事物運(yùn)行了多久，它們都能看到一致的數(shù)據(jù)。也就是說在相同的時(shí)間下，不同的事物看相同表的數(shù)據(jù)是不同的。如果你從來沒有這方面的經(jīng)驗(yàn)，可能說這些有點(diǎn)令人困惑。但是在以后這個(gè)會(huì)很容易理解和熟悉的。

每個(gè)存儲(chǔ)引擎實(shí)現(xiàn)MVCC方式都是不同的。有許多種包含了樂觀（optimistic）和悲觀（pessimistic）的并發(fā)控制。我們用簡單的InnoDb的行為來舉例說明MVCC工作方式。

InnoDB實(shí)現(xiàn)MVCC的方法是，它存儲(chǔ)了每一行的兩個(gè)額外的隱藏字段，這兩個(gè)隱藏字段分別記錄了行的創(chuàng)建的時(shí)間和刪除的時(shí)間。在每個(gè)事件發(fā)生的時(shí) 候，每行存儲(chǔ)版本號(hào)，而不是存儲(chǔ)事件實(shí)際發(fā)生的時(shí)間。每次事物的開始這個(gè)版本號(hào)都會(huì)增加。自記錄時(shí)間開始，每個(gè)事物都會(huì)保存記錄的系統(tǒng)版本號(hào)。依照事物的 版本來檢查每行的版本號(hào)。在事物隔離級(jí)別為可重復(fù)讀的情況下，來看看怎樣應(yīng)用它。

SELECT

• InnoDB檢查每行，要確定它符合兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
• InnoDB必須知道行的版本號(hào)，這個(gè)行的版本號(hào)至少要和事物版本號(hào)一樣的老。（也就是是說它的版本號(hào)可能少于或者和事物版本號(hào)相同）。這個(gè)既能確定事物開始之前行是存在的，也能確定事物創(chuàng)建或修改了這行。
• 行的刪除操作的版本一定是未定義的或者大于事物的版本號(hào)。確定了事物開始之前，行沒有被刪除。
• 符合了以上兩點(diǎn)。會(huì)返回查詢結(jié)果。

INSERT

• InnoDB記錄了當(dāng)前新增行的系統(tǒng)版本號(hào)。

DELETE

• InnoDB記錄的刪除行的系統(tǒng)版本號(hào)作為行的刪除ID。

UPDATE

• InnoDB復(fù)制了一行。這個(gè)新行的版本號(hào)使用了系統(tǒng)版本號(hào)。它也把系統(tǒng)版本號(hào)作為了刪除行的版本。

所有其他記錄的結(jié)果保存是，從未獲得鎖的查詢。這樣它們查詢的數(shù)據(jù)就會(huì)盡可能的快。要確定查詢行要遵循這些標(biāo)準(zhǔn)。缺點(diǎn)是存儲(chǔ)引擎要為每一行存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)，檢查行的時(shí)候要做更多的處理以及其他內(nèi)部的一些操作。

MVCC只能在可重復(fù)讀和可提交讀的隔離級(jí)別下生效。不可提交讀不能使用它的原因是不能讀取符合事物版本的行版本。它們總是讀取最新的行版本?？尚蛄谢荒苁褂肕VCC的原因是，它總是要鎖定行。

下面的表說明了在MySQL中不同鎖的模式以及并發(fā)級(jí)別。

我們在操作數(shù)據(jù)庫的時(shí)候總是這四大類 讀讀 讀寫 寫讀 寫寫，讀讀肯定是沒有任務(wù)數(shù)據(jù)問題的，但對(duì)事物有了解的同學(xué)就會(huì)知道，讀寫、寫寫操作很容易就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。

在此之前解決這類問題的常用方式就是 加鎖，聽名字就知道這是個(gè)很復(fù)雜、很耗性能的操作，所以大神們不滿足這個(gè)操作，從而在MySQL里面實(shí)現(xiàn)了MVCC。

MVCC并不是MySQL獨(dú)有的，它是一個(gè)理念，百度百科解釋如下：

Multi-Version Concurrency Control 多版本并發(fā)控制，MVCC 是一種并發(fā)控制的方法，一般在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的并發(fā)訪問；在編程語言中實(shí)現(xiàn)事務(wù)內(nèi)存。

MVCC里面有一些關(guān)鍵詞，理解這些關(guān)鍵詞，你就明白了什么是MVCC。MVCC是解決讀寫、寫讀導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致的問題，寫寫問題還是需要加鎖來解決。

所以我們可以使用 MVCC + 鎖（樂觀鎖/悲觀鎖）來解決全部的問題。

二、當(dāng)前讀、快照讀

當(dāng)前讀就是讀取最新的數(shù)據(jù)，為了保證讀取的是最新且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，所以它在讀取的時(shí)候會(huì)加鎖，防止其它事物操作。

快照讀是不加鎖的方式，當(dāng)一個(gè)事物要操作數(shù)據(jù)庫的時(shí)候，會(huì)在這個(gè)事物的基礎(chǔ)上形成一個(gè)快照，其它的操作就讀取這個(gè)快照。

MVCC就是基于快照讀來實(shí)現(xiàn)的，在MySQL里面的快照讀是基于這樣幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的

• 三個(gè)隱藏參數(shù) （DB_ROW_ID 隱藏主鍵id、DB_ROLL_PTR 回滾指針、DB_TRX_ID 事物id）
• undo log 日志
• read view

三、隱藏字段

假如我們有一張表，里面有兩個(gè)字段，name、age，但實(shí)際上我們表里的數(shù)據(jù)是這樣的

3-1、隱藏主鍵

6byte，隱含的自增ID（隱藏主鍵），如果數(shù)據(jù)表沒有主鍵，InnoDB會(huì)自動(dòng)以DB_ROW_ID產(chǎn)生一個(gè)聚簇索引

聚簇索引：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和索引是存在一起的，邏輯上和物理上都是一起的，一個(gè)表只能有一個(gè)聚簇索引。

注：理解聚簇索引可以很好的理解MySQL的索引規(guī)則，感興趣的可以看看這個(gè) MySQL索引詳解

3-2、事物id

記錄這條記錄最后一次操作的事物id

3-3、回滾指針

回滾指針，指向這條記錄的上一個(gè)版本（存儲(chǔ)于rollback segment里），用于配合下面的 undo log。

四、undo log

undo log 日志分為兩種

（1）、 insert undo log 數(shù)據(jù)庫在插入數(shù)據(jù)的時(shí)候產(chǎn)生，只有在當(dāng)前事物回滾的時(shí)候才有用，所以在當(dāng)前事物結(jié)束的時(shí)候它就沒用了，就會(huì)被刪除。

（2）、 update undo log 數(shù)據(jù)庫在更新、刪除的時(shí)候產(chǎn)生，除了當(dāng)前事物會(huì)使用，在快照讀的時(shí)候也會(huì)使用，所以不能隨便刪除，只有在快速讀或事務(wù)回滾不涉及該日志時(shí)，對(duì)應(yīng)的日志才會(huì)被purge線程統(tǒng)一清除。

五、Read View

什么是讀視圖呢？數(shù)據(jù)庫的操作都是多個(gè)事物同時(shí)進(jìn)行的，有讀有寫。假如當(dāng)前有兩個(gè)事物，A事物讀取，B事物正在更新數(shù)據(jù)。

在A事物開始的時(shí)候，就形成當(dāng)前數(shù)據(jù)庫的一個(gè)快照，記錄并維護(hù)系統(tǒng)當(dāng)前活躍事務(wù)的ID。read view 主要是用來做可見性判斷的，它會(huì)判斷每條記錄的的數(shù)據(jù)，這條數(shù)據(jù)可能是真實(shí)的數(shù)據(jù)，也可能是undo log 中的數(shù)據(jù)。

read view 用一個(gè)可見性的算法，來判斷當(dāng)前是讀取真實(shí)的數(shù)據(jù)，還是undo log的數(shù)據(jù)。這里可以簡單理解read view 內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)事物id列表，里面有最大值和最小值，可以判斷其它事物的id是否在這個(gè)可見范圍內(nèi)。

N、其它

N-1、快照讀在RC和RR下的區(qū)別

• RC （read-committed）讀已提交， 可能會(huì)導(dǎo)致 不可重復(fù)讀、幻讀
• RR （repeatable-read）可重復(fù)讀，可能會(huì)導(dǎo)致 不可重復(fù)讀

幻讀 ： 事物A查詢數(shù)據(jù)庫查詢出來了20條數(shù)據(jù)，然后事物B刪除了2條數(shù)據(jù)，這時(shí)候事物A再去查詢發(fā)現(xiàn)只有18條了，從而產(chǎn)生了幻覺。

我們知道在RR級(jí)別下面不會(huì)產(chǎn)生幻讀，之所以不會(huì)產(chǎn)生幻讀，是快照讀在RC和RR下的生成的策略不一樣。

RC隔離級(jí)別下，是每個(gè)快照讀都會(huì)生成并獲取最新的Read View；而在RR隔離級(jí)別下，則是同一個(gè)事務(wù)中的第一個(gè)快照讀才會(huì)創(chuàng)建Read View, 之后的快照讀獲取的都是同一個(gè)Read View。

MySQL/InnoDB定義的4種隔離級(jí)別：

Read Uncommited

• 可以讀取未提交記錄。

Read Committed (RC)

• 針對(duì)當(dāng)前讀，RC隔離級(jí)別保證對(duì)讀取到的記錄加鎖 (記錄鎖)，存在幻讀現(xiàn)象

Repeatable Read (RR)（默認(rèn)）

• 針對(duì)當(dāng)前讀，RR隔離級(jí)別保證對(duì)讀取到的記錄加鎖 (記錄鎖)，同時(shí)保證對(duì)讀取的范圍加鎖，新的滿足查詢條件的記錄不能夠插入 (間隙鎖)，不存在幻讀現(xiàn)象。

Serializable

• 從MVCC并發(fā)控制退化為基于鎖的并發(fā)控制。不區(qū)別快照讀與當(dāng)前讀，所有的讀操作均為當(dāng)前讀，讀加讀鎖 (S鎖)，寫加寫鎖 (X鎖)。
• Serializable隔離級(jí)別下，讀寫沖突，因此并發(fā)度急劇下降，在MySQL/InnoDB下不建議使用。

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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