【Mysql】MVCC
文章目录
1. 基本概念
1.1 当前读
当前读：当前读 读取的是记录的最新版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。
对于日常操作，如：select ... lock in share mode （共享锁）、select ... for update 、update 、insert 、delete 都是一种当前读。
测试：
当前事务的隔离级别为 可重复读，在该隔离级别下事务A仍可以读取到事务B新提交的数据，因为在查询语句后面加上了 lock in share mode 共享锁，此时执行的是当前读操作，当然，加排他锁的时候执行的也是当前读操作。
1.2 快照读
快照读：简单的select操作（不加锁）就算快照读，读取的是记录数据的可见版本，有可能是历史数据，不加锁，是非阻塞读。
- Read Committed(读 已提交)：每次select都生成一个快照读。
- Repeatable Read(可重复读)：开启事务后第一个select语句才是快照读的地方。
- Serializable(串行化)：快照读会退化为当前读。
测试：
在测试中,我们看到即使事务B提交了数据,事务A中也查询不到。 原因就是因为普通的select是快照读，而在当前默认的RR隔离级别下，开启事务后第一个select语句才是快照读的地方，后面执行相同的select语句都是从快照中获取数据，可能不是当前的最新数据，这样也就保证了可重复读。
1.3 MVCC
MVCC：全称 Multi-Version Concurrency Control ，多版本并发控制。指维护一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突，快照读为mysql实现mvcc提供了一个非阻塞读功能。MVCC的具体实现还需要依赖于数据库记录中的三个隐式字段、undo log日志、readView。
2. 隐藏字段
在我们创建表的时候除了我们指定的字段外，InnoDB还会自动给我们添加三个隐藏字段：
- DB_TRX_ID：最近修改事务ID，记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务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：隐藏主键，如果表结构没有指定主键，将会生成该隐藏字段。
前两个字段是一定会生成的，而最后一个字段是否生成则要根据表是否有主键而定。
2.1 测试
1）查看stu表中是否含有隐藏字段
进入该表所在的数据库文件 /var/lib/mysql/itcast/ ，查看stu的表结构信息：
ibd2sdi stu.ibd
查看表结构信息中，除我们指定的字段外，还有额外的两个字段，分别是：DB_TRX_ID 、 DB_ROLL_PTR ，因为该表有主键，所以没有DB_ROW_ID 隐藏字段。
2）查看没有主键的employee表
ibd2sdi employee.ibd
查看到的表结构信息中，有一栏 columns，在其中我们会看到处理我们建表时指定的字段以外，还有 额外的三个字段 分别是：DB_TRX_ID 、 DB_ROLL_PTR 、DB_ROW_ID，因为employee表是没有 指定主键的。
3. undo log
3.1 介绍
undo log：回滚日志，在insert、update、delete的时候产生的便于数据回滚的日志。
当insert的时候，产生的undo log日志只在回滚时需要，在事务提交后，可被立即删除。
而update、delete的时候，产生的undo log日志不仅在回滚时需要，在快照读时也需要，不会立即被删除。
3.2 版本链
有一张表的原始数据为：
- DB_TRX_ID：代表最近修改事务id，记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务id，是自增的。
- DB_ROLL_PTR：由于这条数据是刚插入的还没有被更新过，所以该字段值为null。
有四个并发事务同时在访问这张表：
A.第一步
当事务2执行第一条修改语句时，会记录undo log，记录数据变更之前的样子；然后更新记录，并记录本次操作的事务ID和回滚指针，回滚指针用来指定如果发生回滚，回滚到哪一个版本。
B.第二步
当事务3执行第一条修改语句时，也会记录 undo log 日志，记录数据变更之前的样子；然后更新记录，并且记录本次操作的事务ID和回滚指针，回滚指针用来指定如果发生回滚，回滚到哪一个版本。
C.第三步
当事务4执行第一条修改语句时，也会记录 undo log 日志，记录数据变更之前的样子，然后更新记录，并且记录本次操作的事务ID和回滚指针，回滚指针用来指定如果发生回滚，回滚到哪一个版本。
我们发现，不同事务或相同事务对同一条记录进行修改，会导致该记录的undo log生成一条记录版本链表，链表的头部是最新的旧纪录，链表的尾部是最早的旧纪录。
4. readView
ReadView（读视图）是快照读，sql执行时MVCC提取数据的依据，记录并维护系统当前活跃的事务(未提交的)id。
Read中包含了四个核心字段：
- m_ids：当前活跃的事务ID集合
- min_trx_id：最小活跃事务ID
- max_trx_id：预分配事务ID，当前最大事务ID+1（因为事务id是自增的）
- creator_trx_id：ReadView创建者的事务id
而在readview中规定了版本链数据的访问规则：
trx_id代表当前undolog版本链对应的事务ID。
| 条件 | 是否可以访问 | 说明 |
|---|---|---|
| trx_id == creator_trx_id | 可以访问该版本 | 成立，说明数据是当前这个事务更改的。 |
| trx_id < min_trx_id | 可以访问该版本 | 成立，说明数据已经提交了。 |
| trx_id > max_trx_id | 不可以访问该版本 | 成立，说明该事务是在 ReadView生成后才开启。 |
| min_trx_id <= trx_id <= max_trx_id | 如果trx_id不在m_ids中， 是可以访问该版本的 | 成立，说明数据已经提交。 |
不同的隔离级别，生成ReadView的时机不同：
- READ COMMITTED：在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。
- REPEATABLE READ：仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView，后续复用该ReadView。
5. 原理分析
5.1 RC隔离级别
RC隔离级别下，在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。
分析事务5中两次快照读读取数据是如何获取的。
在事务5中，查询了两次id为30的记录，由于隔离级别为READ COMMITTED，所以每一次进行快照读都会生成一个ReadView，那么两次生成的ReadView如下：
那么这两次快照读在获取数据时就需要根据所生成的ReadView以及ReadView的版本链访问规则，到undolog版本链中匹配数据，最终决定此次快照读返回的数据。
A.先来看看第一次快照读具体的读取过程：
在进行匹配时，会从undo log的版本链，从上到下进行挨个匹配：
1）
先匹配
这条记录，这条记录对应的trx_id为4，也就是将4带入右侧的匹配规则中。这四条规则都不符合，那么就继续匹配 undo log 版本链的下一条。
2）
匹配第二条，
，这条记录对应的trx_id为3，也就是将3带入右侧的匹配规则中。同样是四条规则都不满足，继续匹配版本链的下一条。
3）
匹配第三条，
这条记录对应的trx_id为2，也就是将2带入右侧的匹配规则中，满足第二条规则终止匹配，此次快照读返回的数据就是版本链中记录的这条数据。
B.再来看看第二次快照读具体的读取过程：
在进行匹配时，会从undo log的版本链，从上到下进行挨个匹配：
1）
先匹配
这条记录，这条记录对应的trx_id为4，也就是将4带入右侧的匹配规则中，四条规则都不符合，继续匹配undo log版本链的下一条。
2）
匹配第二条，这条记录对应的trx_id为3，将3带入右侧的匹配规则中，第二条规则满足，终止匹配，此次快照读，返回的数据就是版本链中记录的这条数据。
5.2 RR隔离级别
RR隔离级别下，仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView，后续复用该ReadView。而RR是可重复读，在一个事务中，执行两次相同的select语句查询到的结果是一致的。
分析mysql是如何做到可重复读的。
在RR隔离级别下，只是在事务中第一次快照读时生成ReadView，后续都是复用该ReadView，那么既然ReadView都一样，ReadView的版本链匹配规则也一样，那么最终快照读返回的结果也是一样的。
所以，MVCC的实现原理就是通过 InnoDB表的隐藏字段，UndoLog版本链，ReadView来实现的。
而MVCC+锁，则实现了事务的隔离性。
事务的隔离性是由MVCC+锁实现的，而一致性则是由redo log与undo log保证。
