关于mysql:图文结合带你搞懂InnoDB-MVCC

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GreatSQL 是 MySQL 的国产分支版本，应用上与 MySQL 统一。

- 前情提要
- 以后读
- 快照读
什么是 MVCC
- 三个暗藏字段
- Undo Log 回滚日志
- MVCC 版本链
- ReadView 读视图
不同隔离级别下 MVCC 剖析
- READ-COMMITTED 隔离级别
- REPEATABLE-READ 隔离级别

事务有四大个性 ACID 别离是：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）

其中隔离性是通过数据库的 锁加上 MVCC(多版本并发管制) 来保障的。

在介绍 MVCC 之前先来理解一下以后读和快照读。

以后读读取的是记录的最新版本。同时在读取的时候还要保障其余的并发事务不能更改以后记录，那么以后读会对它要读取的记录进行加锁。不同的操作会加上不同类型的锁，如：SELECT ... LOCK IN SHARE MODE(共享锁)，SELECT ... FOR UPDATE、UPDATE、INSERT、DELETE(排他锁)。

简略的不加锁的 SELECT 就是快照读，快照读读取的是快照生成时的数据，不肯定是最新的数据，它是不加锁的非阻塞读。而不同隔离级别下，创立快照的机会也不同：

READ-COMMITTED(读已提交)：事务每次 SELECT 时创立 ReadView
REPEATABLE-READ(可反复读)：事务第一次 SELECT 时创立 ReadView，后续始终应用

在 MySQL 默认隔离级别 (REPEATABLE-READ) 下，快照读保障了数据的可反复读。

MVCC 全称 Multi-Version Concurrency Control，即多版本并发管制。它是一种并发管制的办法，它能够保护一个数据的多个版本，用更好的形式去解决读写抵触，做到即便有读写抵触也能不加锁。MySQL 中 MVCC 的具体实现，还须要依赖于表中的 三个暗藏字段 、Undo Log 日志 以及ReadView。

mysql> SHOW CREATE TABLE stu \G;
*************************** 1. row ***************************
       Table: stu
Create Table: CREATE TABLE `stu` (
  `id` int NOT NULL,
  `name` varchar(10) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci
1 row in set (0.00 sec)

mysql> SELECT * FROM stu;
+----+--------+
| id | name   |
+----+--------+
|  1 |   m    |
|  2 |   f    |
+----+--------+

当创立了上述这张表后，咱们在查看表构造时只能看到 id、name 字段，实际上除了这两个字段外，InnoDB 引擎还主动为咱们增加了三个暗藏字段，见下表：

字段	含意
DB_TRX_ID	最近批改事务 ID，记录插入这条记录或最初一次批改该记录的事务 ID。
DB_ROLL_PTR	回滚指针，指向这条记录的上一个版本，用于配合 Undo Log，指向上一个版本。
DB_ROW_ID	暗藏主键，如果表构造没有指定主键，将会生成该暗藏字段。

咱们能够应用 ibd2sdi 工具来从表空间文件中提取序列化的字典信息（SDI），来验证一下这三个暗藏字段是否存在。

["ibd2sdi"
,
{
    "type": 1,
    "id": 402,
    "object":
        {
    "mysqld_version_id": 80025,
    "dd_version": 80023,
    "sdi_version": 80019,
    "dd_object_type": "Table",
    "dd_object": {
        "name": "stu",
        "mysql_version_id": 80025,
        "created": 20220919023413,
        "last_altered": 20220919023413,
        "hidden": 1,
        "options": "avg_row_length=0;encrypt_type=N;explicit_encryption=0;key_block_size=0;keys_disabled=0;pack_record=1;stats_auto_recalc=0;stats_sample_pages=0;",
        "columns": [
            {
                "name": "id",
                "type": 4,
                "is_nullable": false,
                "is_zerofill": false,
                "is_unsigned": false,
                "is_auto_increment": false,
                "is_virtual": false,
                "hidden": 1,
···省略
            },
            {
                "name": "name",
                "type": 16,
                "is_nullable": false,
                "is_zerofill": false,
                "is_unsigned": false,
                "is_auto_increment": false,
                "is_virtual": false,
                "hidden": 1,
···省略
            },
            {
                "name": "DB_TRX_ID", #最近批改事务 ID
                "type": 10,
                "is_nullable": false,
                "is_zerofill": false,
                "is_unsigned": false,
                "is_auto_increment": false,
                "is_virtual": false,
                "hidden": 2,
···省略
            },
            {
                "name": "DB_ROLL_PTR", #回滚指针
                "type": 9,
                "is_nullable": false,
                "is_zerofill": false,
                "is_unsigned": false,
                "is_auto_increment": false,
                "is_virtual": false,
                "hidden": 2,
···省略
            }
        ],

留神：因为这张表里曾经指定了主键为 id 列，所以不会生成暗藏主键 DB_ROW_ID 列。

回滚日志，在增、改、删操作的时候产生的便于数据回滚的日志。当 INSERT 操作的时候，产生的回滚日志在事务提交后可被 立刻删除 。而UPDATE 和DELETE操作的时候，产生的 Undo Log 日志不仅在进行数据回滚时须要，在进行快照读时也须要，所以 不会立刻被删除。

Undo Log 详情可见文章：待浩源 Undo Log 文章发表后增加

当有多个并发事务操作一行数据时，对这行数据的批改会产生多个版本，多个版本通过上述的一个暗藏字段 DB_ROLL_PTR 回滚指针指向 Undo Log 数据地址造成一个链表，即MVCC 版本链。

ReadView 读视图是快照读 SQL 执行时 MVCC 提取数据的根据，记录并保护零碎以后沉闷的事务（未提交的）id。

下面讲过 Undo Log 和 MVCC 版本链，一条数据通过屡次批改会产生多个版本，而快照读是依据不同机会创立的快照获取数据的，那么快照读 SQL 在执行时该读取那个版本的数据就是靠 ReadViw 读视图来决定的。

ReadView 读视图中蕴含了四个外围字段，也是读取数据的判断根据：

字段	含意
m_ids	以后沉闷的事务 ID 汇合
min_trx_id	最小沉闷事务 ID
max_trx_id	预调配事务 ID，以后最大事务 ID+1（因为事务 ID 是自增的）
creator_trx_id	ReadView 创建者的事务 ID

ReadView 一共有四种匹配规定：

条件	是否拜访	阐明
trx_id == creatro_trx_id	能够拜访该版本	成立，阐明数据是以后这个事务更改的。
trx_id < min_trx_id	能够拜访该版本	成立，阐明数据曾经提交了。
trx_id > max_trx_id	不能够拜访该版本	成立，阐明该事务是在 ReadView 生成后才开启的。
min_trx_id <= trx_id <= max_trx_id	如果 trx_id 不在 m_ids 中，那么能够拜访该版本	成立，阐明数据曾经提交。

后面有提到过在 READ-COMMITTED 隔离级别下事务在每次快照读 SQL 执行时创立 ReadView，每次创立的 ReadView 的四个字段对应的值也是不同的，所以在 READ-COMMITTED 隔离级别下每次快照读 SQL 获取的数据可能也是不同的。

上面通过一个 READ-COMMITTED 隔离级别下并发事务的案例来具体看看：

现有四个并发事务同时拜访一条数据：

在上述并发事务中，事务 5 查问了两次 id 为 1 的数据，因为以后的隔离级别设置为了 READ-COMMITTED，事务在 每次快照读 SQL 执行时 创立一个 ReadView，每次生成的 ReadView 中的四个字段值都不同。那么三次快照读都会依据生成的 ReadView 中的字段进行规定匹配，从而决定返回的数据。接下来看看流程：

事务 5 第一次进行查问时生成的 ReadView 以及原数据如下图：

在匹配版本数据前，先与表中数据进行匹配：

该数据对应的 DB_TRX_ID 为 3，此时 MVCC 就会通过 ReadView 带着这条数据去进行规定匹配：

首先是第一条规定 db_trx_id == creator_trx_id，db_trx_id(3) 不等于 creator_trx_id(5)故不成立；

第二条规定 db_trx_id < min_trx_id，db_trx_id(3) 不小于 min_trx_id(3)故不成立；

第三条规定 db_trx_id > max_trx_id，db_trx_id(3) 小于 max_trx_id(6)故不成立；

第四条规定 min_trx_id <= db_trx_id <= max_trx_id，db_trx_id(3) 在 min_trx(3)与 max_trx_id(6)之间，然而同时处于 m_ids(3,4,5)汇合之中故也不成立。

通过这次匹配，表中最新的数据无奈匹配，故要与 MVCC 版本链中最下面的数据进行规定匹配

与 MVCC 版本链中最上方的版本进行匹配：

第一条规定 db_trx_id(2)不等于 creator_trx_id(5)故不成立；

第二条规定 db_trx_id(2)小于 min_trx_id(3)，该版本的数据满足匹配规定中的第二条，阐明数据曾经提交，此时匹配将终止并返回这个版本对应的数据。

因为以后事务的隔离级别为 READ-COMMITTED(读已提交)，所以在每次快照读的时候都会创立一个 ReadView，所以事务 5 第二次进行查问时生成的 ReadView 以及原数据如下图：

在匹配版本数据前，先与表中数据进行匹配：

该数据对应的 DB_TRX_ID 为 4，此时 MVCC 就会通过 ReadView 带着这条数据去进行规定匹配：

首先是第一条规定 db_trx_id == creator_trx_id，db_trx_id(4) 不等于 creator_trx_id(5)故不成立；

第二条规定 db_trx_id < min_trx_id，db_trx_id(4) 不小于 min_trx_id(4)故不成立；

第三条规定 db_trx_id > max_trx_id，db_trx_id(4) 小于 max_trx_id(6)故不成立；

第四条规定 min_trx_id <= db_trx_id <= max_trx_id，db_trx_id(4) 在 min_trx(4)与 max_trx_id(6)之间，然而同时处于 m_ids(4,5)汇合之中故也不成立。

通过这次匹配，表中最新的数据无奈匹配，故要与 MVCC 版本链中最下面的数据进行规定匹配

与 MVCC 版本链中最上方的版本进行匹配：

第一条规定 db_trx_id(3)不等于 creator_trx_id(5)故不成立；

第二条规定 db_trx_id(3)小于 min_trx_id(4)，该版本的数据满足匹配规定中的第二条，阐明数据曾经提交，此时匹配将终止并返回这个版本对应的数据。

当初来看看 REPEATABLE-READ 可反复读隔离级别有什么不同的中央。同样，有四个并发事务同时拜访一条数据：

在上述并发事务中，事务 5 查问了两次 id 为 1 的数据，因为以后的隔离级别设置为了 REPEATABLE-READ，事务在第一次快照读 SQL 执行时创立 ReadView，后续该事务所有的快照读都复用该 ReadView。接下来看看流程：

事务 5 第一次进行查问时生成的 ReadView 以及原数据如下图：

在匹配版本数据前，先与表中数据进行匹配：

该数据对应的 DB_TRX_ID 为 3，此时 MVCC 就会通过 ReadView 带着这条数据去进行规定匹配：

首先是第一条规定 db_trx_id == creator_trx_id，db_trx_id(3) 不等于 creator_trx_id(5)故不成立；

第二条规定 db_trx_id < min_trx_id，db_trx_id(3) 不小于 min_trx_id(3)故不成立；

第三条规定 db_trx_id > max_trx_id，db_trx_id(3) 小于 max_trx_id(6)故不成立；

第四条规定 min_trx_id <= db_trx_id <= max_trx_id，db_trx_id(3) 在 min_trx(3)与 max_trx_id(6)之间，然而同时处于 m_ids(3,4,5)汇合之中故也不成立。

通过这次匹配，表中最新的数据无奈匹配，故要与 MVCC 版本链中最下面的数据进行规定匹配

与 MVCC 版本链中最上方的版本进行匹配：

第一条规定 db_trx_id(2)不等于 creator_trx_id(5)故不成立；

第二条规定 db_trx_id(2)小于 min_trx_id(3)，该版本的数据满足匹配规定中的第二条，阐明数据曾经提交，此时匹配将终止并返回这个版本对应的数据。

因为以后事务的隔离级别为 REPEATABLE-READ(可反复读)，所以第二次快照读也会沿用第一次快照读时创立的 ReadView，如下：

在匹配版本数据前，先与表中数据进行匹配：

该数据对应的 DB_TRX_ID 为 4，此时 MVCC 就会通过 ReadView 带着这条数据去进行规定匹配：

首先是第一条规定 db_trx_id == creator_trx_id，db_trx_id(4) 不等于 creator_trx_id(5)故不成立；

第二条规定 db_trx_id < min_trx_id，db_trx_id(4) 不小于 min_trx_id(3)故不成立；

第三条规定 db_trx_id > max_trx_id，db_trx_id(4) 小于 max_trx_id(6)故不成立；

第四条规定 min_trx_id <= db_trx_id <= max_trx_id，db_trx_id(4) 在 min_trx(4)与 max_trx_id(6)之间，然而同时处于 m_ids(4,5)汇合之中故也不成立。

通过这次匹配，表中最新的数据无奈匹配，故要与 MVCC 版本链中最下面的数据进行规定匹配

与 MVCC 版本链中最上方的版本进行匹配：

第一条规定 db_trx_id(3)不等于 creator_trx_id(5)故不成立；

第二条规定 db_trx_id(3)不小于 min_trx_id(4)故不成立；

第三条规定 db_trx_id 小于 max_trx_id(6)故不成立；

第四条规定 db_trx_id(3)在 min_trx(3)与 max_trx_id(6)之间，然而同时处于 m_ids(3,4,5)汇合之中故也不成立。

通过第二次匹配，MVCC 版本链中最上层的数据版本也无奈匹配，故要与第二条版本进行匹配

与 MVCC 版本链中第二条版本进行匹配：

第一条规定 db_trx_id(2)不等于 creator_trx_id(5)故不成立；

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事务 5 第一次快照读解读

事务 5 第二次快照读

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事务 5 第一次快照读解读

事务 5 第二次快照读解读

第二条规定 db_trx_id(2)小于 min_trx_id(3)，该版本的数据满足匹配规定中的第二条，阐明数据曾经提交，此时匹配将终止并返回这个版本对应的数据。

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