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一、简介

MVCC (Multiversion Concurrency Control)，即多版本并发控制技术,它使得大部分支持行锁的事务引擎，不再单纯的使用行锁来进行数据库的并发控制，取而代之的是把数据库的行锁与行的多个版本结合起来，只需要很小的开销,就可以实现非锁定读，从而大大提高数据库系统的并发性能。

二、事务隔离级别

事务隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
未提交读（read-uncommitted）	是	是	是
已提交读（read-committed）	否	是	是
可重复读（repeatable-read）	否	否	是
串行化（serializable）	否	否	否

• 脏读：脏读就是指当一个事务正在访问数据，并且对数据进行了修改，而且这种修改还没有提交到数据库中，这时，另外一个事务也访问了这个数据，然后使用了这个数据。
• 不可重复读：是指在一个事务内，多次读同一个数据。在这个事务还没结束的时候，另外一个事务也访问了该数据。那么，在第一个事务中的两次读数据之间，由于第一个事务的修改，那么第一个事务两次读取的数据可能是不一样的。这样就发生了一个事务两次读取同一数据是不一样的，因此称为不可重复读。
• 幻读：是指事务不是独立执行的时候发生的一种现象。例如一个事务对一个表进行了修改，涉及到了全表的数据行。同时另外一个事务也修改了这个表中的数据，向表中插入一行新数据。那么第一个事务在执行完之后，发现也还有未修改的数据行，就好像发生幻觉一样。

三、MVCC 用来解决什么问题

一般解决不可重复读和幻读问题，是采用锁机制实现，有没有一种乐观锁的问题去处理，可以采用 MVCC 机制的设计，可以用来解决这个问题。取代行锁，降低系统开销。

• 读写之间阻塞的问题，通过 MVCC 可以让读写互相不阻塞，读不相互阻塞，写不阻塞读，这样可以提升数据并发处理能力。
• 降低了死锁的概率，这个是因为 MVCC 采用了乐观锁的方式，读取数据时，不需要加锁，写操作，只需要锁定必要的行。
• 解决了一致性读的问题，当我们朝向某个数据库在时间点的快照是，只能看到这个时间点之前事务提交更新的结果，不能看到时间点之后事务提交的更新结果。

四、快照读与当前读

快照读，读取的是快照数据，不加锁的简单 Select 都属于快照读

SELECT * FROM table WHERE ...

当前读就是读的是最新数据,而不是历史的数据，加锁的 SELECT，或者对数据进行增删改都会进行当前读。

SELECT * FROM table LOCK IN SHARE MODE;
SELECT FROM table FOR UPDATE;
INSERT INTO table values ...
DELETE FROM table WHERE ...
UPDATE table SET ...

五、MVCC实现原理

MVCC的实现是通过保存数据在某个时间点的快照来实现的。也就是任何时刻，每个事务看到的数据都是一致的。

MVCC只在可重复读（repeatable-read） 和 已提交读（read-committed）这俩种隔离级别下适用。

MVCC实现原理是通过 隐藏字段（创建时版本号、回滚指针）、undo log 、Read view来实现的。

事务版本号

每开启一个日志，都会从数据库中获得一个事务ID（也称为事务版本号），这个事务 ID 是自增的，通过 ID 大小，可以判断事务的时间顺序。

行记录的隐藏列

• trx_id: 操作这个数据事务 ID ，也就是最后一个对数据插入或者更新的事务 ID 。
• roll_pointer: 回滚指针，指向这个记录的 Undo Log 信息。

Undo Log

undo log可以理解成回滚日志，它存储的是老版本数据。在表记录修改之前，会先把原始数据拷贝到undo log里，如果事务回滚，即可以通过undo log来还原数据。或者如果当前记录行不可见，可以顺着undo log链找到满足其可见性条件的记录行版本。

undo log作用

• 事务回滚时，保证原子性和一致性。
• 如果当前记录行不可见，可以顺着undo log链找到满足其可见性条件的记录行版本(用于MVCC快照读)。

Read View

如果一个事务要查询行记录，需要读取哪个版本的行记录呢？ Read View 就是来解决这个问题的。Read View 可以帮助我们解决可见性问题。 Read View 保存了当前事务开启时所有活跃的事务列表。换个角度，可以理解为: Read View 保存了不应该让这个事务看到的其他事务 ID 列表。

• trx_ids 系统当前正在活跃的事务ID集合。
• low_limit_id ,活跃事务的最大的事务 ID。
• up_limit_id 活跃的事务中最小的事务 ID。
• creator_trx_id，创建这个 ReadView 的事务ID。

访问某条记录的时候如何判断该记录是否可见,具体规则如下：

• 如果被访问版本的 事务ID = creator_trx_id，那么表示当前事务访问的是自己修改过的记录，那么该版本对当前事务可见；
• 如果被访问版本的 事务ID < up_limit_id，那么表示生成该版本的事务在当前事务生成 ReadView 前已经提交，所以该版本可以被当前事务访问。
• 如果被访问版本的 事务ID > low_limit_id 值，那么表示生成该版本的事务在当前事务生成 ReadView 后才开启，所以该版本不可以被当前事务访问。
• 如果被访问版本的 事务ID在 up_limit_id和m_low_limit_id 之间，那就需要判断一下版本的事务ID是不是在 trx_ids 列表中，如果在，说明创建 ReadView 时生成该版本的事务还是活跃的，该版本不可以被访问；如果不在，说明创建 ReadView 时生成该版本的事务已经被提交，该版本可以被访问。

查询一条记录

• 1、获取事务自己的版本号，即 事务ID
• 2、获取 Read View
• 3、查询得到的数据，然后 Read View 中的事务版本号进行比较。
• 4、如果不符合 ReadView 规则， 那么就需要 UndoLog 中历史快照；
• 5、最后返回符合规则的数据

MVCC实现已提交读和可重复读

• 如果事务隔离级别是 ReadCommit ，一个事务的每一次 Select 都会去查一次ReadView ，每次查询的Read View 不同，就可能会造成不可重复读或者幻读的情况。
• 如果事务的隔离级别是可重读，为了避免不可重读读，一个事务只在第一次 Select 的时候会获取一次Read View ，然后后面索引的Select 会复用这个 ReadView.