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关于mysql:MySQL的多版本并发控制MVCC

jiezi

MySQL 的多版本并发管制(MVCC)

一、什么是多版本并发管制

多版本并发管制 技术的英文全称是 Multiversion Concurrency Control，简称 MVCC。

多版本并发管制（MVCC） 是通过保留数据在某个工夫点的快照来实现并发管制的。也就是说，不论事务执行多长时间，事务外部看到的数据是不受其它事务影响的，依据事务开始的工夫不同，每个事务对同一张表，同一时刻看到的数据可能是不一样的。

简略来说，多版本并发管制 的思维就是保留数据的历史版本，通过对数据行的多个版本治理来实现数据库的并发管制。这样咱们就能够通过比拟版本号决定数据是否显示进去，读取数据的时候不须要加锁也能够保障事务的隔离成果。

能够认为 多版本并发管制（MVCC） 是行级锁的一个变种，然而它在很多状况下防止了加锁操作，因而开销更低。尽管实现机制有所不同，但大都实现了非阻塞的读操作，写操作也只锁定必要的行。

MySQL 的大多数事务型存储引擎实现的都不是简略的行级锁。基于晋升并发性能的思考，它们个别都同时实现了多版本并发管制（MVCC）。不仅是 MySQL，包含 Oracle、PostgreSQL 等其余数据库系统也都实现了 MVCC，但各自的实现机制不尽相同，因为 MVCC 没有一个对立的实现规范，典型的有 乐观（optimistic）并发管制 和乐观（pessimistic）并发管制。

二、多版本并发管制解决了哪些问题

1. 读写之间阻塞的问题

通过 MVCC 能够让读写相互不阻塞，即读不阻塞写，写不阻塞读，这样就能够晋升事务并发解决能力。

进步并发的演进思路：

  • 一般锁，只能串行执行；
  • 读写锁，能够实现读读并发；
  • 数据多版本并发管制，能够实现读写并发。

2. 升高了死锁的概率

因为 InnoDB 的 MVCC 采纳了乐观锁的形式，读取数据时并不需要加锁，对于写操作，也只锁定必要的行。

3. 解决一致性读的问题

一致性读也被称为 快照读，当咱们查询数据库在某个工夫点的快照时，只能看到这个工夫点之前事务提交更新的后果，而不能看到这个工夫点之后事务提交的更新后果。

三、快照读与以后读

快照读（SnapShot Read） 是一种 一致性不加锁的读，是InnoDB 并发如此之高的外围起因之一。

这里的 一致性 是指，事务读取到的数据，要么是 事务开始前就曾经存在的数据 ，要么是 事务本身插入或者批改过的数据。

不加锁的简略的 SELECT 都属于 快照读，例如：

`SELECT * FROM t WHERE id=1`

与 快照读 绝对应的则是 以后读 ， 以后读 就是读取最新数据，而不是历史版本的数据。加锁的 SELECT 就属于以后读，例如：

SELECT * FROM t WHERE id=1 LOCK IN SHARE MODE;

SELECT * FROM t WHERE id=1 FOR UPDATE;

四、InnoDB 的 MVCC 是如何工作的

1. InnoDB 是如何存储记录的多个版本的

事务版本号

每开启一个事务，咱们都会从数据库中取得一个事务 ID（也就是事务版本号），这个事务 ID 是自增长的，通过 ID 大小，咱们就能够判断事务的工夫程序。

行记录的暗藏列

InnoDB 的叶子段存储了数据页，数据页中保留了行记录，而在行记录中有一些重要的暗藏字段：

  • db_row_id：暗藏的行 ID，用来生成默认汇集索引。如果咱们创立数据表的时候没有指定汇集索引，这时 InnoDB 就会用这个暗藏 ID 来创立汇集索引。采纳汇集索引的形式能够晋升数据的查找效率。
  • db_trx_id：操作这个数据的事务 ID，也就是最初一个对该数据进行插入或更新的事务 ID。
  • db_roll_ptr：回滚指针，也就是指向这个记录的 Undo Log 信息。

Undo Log

InnoDB 将行记录快照保留在了 Undo Log 里，咱们能够在回滚段中找到它们，如下图所示：

从图中能看到回滚指针将数据行的所有快照记录都通过链表的构造串联了起来，每个快照的记录都保留了过后的 db_trx_id，也是那个工夫点操作这个数据的事务 ID。这样如果咱们想要找历史快照，就能够通过遍历回滚指针的形式进行查找。

2. 在 可反复读（REPEATABLE READ） 隔离级别下，InnoDB 的 MVCC 是如何工作的

查问（SELECT）

InnoDB 会依据以下两个条件查看每行记录：

  1. InnoDB 只查找版本早于以后事务版本的数据行（也就是，行的零碎版本号小于或等于事务的零碎版本号），这样能够 确保事务读取的行，要么是在事务开始前曾经存在的，要么是事务本身插入或者批改过的。
  2. 行的删除版本要么未定义，要么大于以后事务版本号。这能够确保 事务读取到的行，在事务开始之前未被删除。

只有合乎上述两个条件的记录，能力返回作为查问后果。

插入（INSERT）

InnoDB 为新插入的每一行保留以后零碎版本号作为行版本号。

删除（DELETE）

InnoDB 为删除的每一行保留以后零碎版本号作为行删除标识。

更新（UPDATE）

InnoDB 为插入一行新记录，保留以后零碎版本号作为行版本号，同时保留以后零碎版本号到原来的行作为行删除标识。
保留这两个额定零碎版本号，使大多数读操作都能够不必加锁。这样设计使得读数据操作很简略，性能很好，并且也能保障只会读取到符合标准的行。不足之处是每行记录都须要额定的存储空间，须要做更多的行查看工作，以及一些额定的保护工作。

五、总结

多版本并发管制（MVCC） 在肯定水平上实现了 读写并发 ，它只在 可反复读（REPEATABLE READ） 和 提交读（READ COMMITTED） 两个隔离级别下工作。其余两个隔离级别都和 MVCC 不兼容，因为 未提交读（READ UNCOMMITTED），总是读取最新的数据行，而不是合乎以后事务版本的数据行。而 可串行化（SERIALIZABLE） 则会对所有读取的行都加锁。

行锁，并发，事务回滚 等多种个性都和 MVCC 相干。

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