MySQL-MVCC原理

偏执的太偏执、 2022-10-06 15:54 102阅读 0赞

# 1. 事务隔离级别 #

读未提交：事务A 可以读到事务 B 修改了但还未提交的记录。

读提交：事务A 只能读到 事务 B 修改了并且提交的记录。

可重复读：事务A 读不到 事务 B 修改了并且提交的记录。

串行化：没有并发都是串行执行。

# 2. 两种读的方式 #

当前读：读取的是最新的版本数据。

快照读：读取的是历史版本数据。

怎么判断是快照读还是当前读？

*  如果执行的 SQL 语句是 `insert` 、`update`、 `delete`、`for update`、`lock in share model` ，属于当前读。
 *  如果执行的 SQL 是纯粹的 select ，属于快照读。

> **同样是纯 select 读，有时读的是最新数据，有时读的是历史数据，这就是很困惑的地方。**
> 
> 都是 MVCC 搞的鬼。

# 3. MVCC #

MVCC 全称 多版本并发控制。表中一行数据在更新时，将它的历史版本给保存下来了，存放在 undolog 中。

一行数据除了我们自定义的字段以外，还有三个隐藏字段。

field1, field2, field3, 隐藏Id，事务Id，回滚指针。

隐藏Id：如果有主键，就是用主键，没有主键就使用唯一索引，如果连唯一索引都没有，就使用一个六字节的 rowId。

事务Id：记录的这个版本是被哪个事务修改的。（事务的版本每次都是递增的）

回滚指针：指向该记录的上一个历史版本。

> 问题来了，当一行记录有多个历史版本的时候，该读取哪一个历史版本。
> 
> 这就涉及到了一个算法，可见性算法，用它来判断出当前事务读取记录的哪一个历史版本。

# 4. 读视图和可见性分析 #

读视图（Read View）: 当进行快照读的时候会生成一个对象，该对象里保存了不同的事务信息，通过这些信息来做可见性判断。read view 对象中有三个字段：

list：保存生成 read view 时活跃的事物的 id。

up\_limit\_id：当前活跃事务id 的最小值。

lower\_limit\_id：尚未分配的下一个事务 id。

> 也就是说 B 事务修改并且提交的记录，A 事务能否看到，是要通过可见性分析来判断的。

假设一个场景：隔离级别是读提交，1、2、3、4 四个事务同时开启，并且执行下面的操作。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center"></th> 
   <th align="center">1</th> 
   <th align="center">2</th> 
   <th align="center">3</th> 
   <th align="center">4</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">Step1</td> 
   <td align="center">事务开启</td> 
   <td align="center">事务开启</td> 
   <td align="center">事务开启</td> 
   <td align="center">事务开启</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">Step2</td> 
   <td align="center">…</td> 
   <td align="center">select record1</td> 
   <td align="center">…</td> 
   <td align="center"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">Step3</td> 
   <td align="center"></td> 
   <td align="center"></td> 
   <td align="center"></td> 
   <td align="center">update record1；commit；</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">Step4</td> 
   <td align="center">…</td> 
   <td align="center">select record1</td> 
   <td align="center">…</td> 
   <td align="center"></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

操作很简单，事务4 修改并提交了记录，事务2 在step4时刻又对该条记录执行快照读。

问题：事务2 在 step4 执行快照读的时候，能否读取到事务4 修改后的数据？

能不能读到，得先经过读视图做可见性判断。

因为只有 事务4 对数据进行了修改，所以 undolog 中只有一个历史版本。（这个“历史版本” 指的是事务4修改后的那条记录）

此时的读视图：

list: 1,2,3 	# 生成 read view 时活跃的事物id。
    up_limit_id：1
    lower_limit_id：5   # 尚未分配的下一个事务id。

接着要拿着 read view 中的值去可见性判断规则中做对比。

可见性判断规则：
    1. 首先比较 DB_TRX_ID < up_limit_id, 如果小于，则当前事务能看到 DB_TRX_ID 所在的记录，如果大于等于进入下一个判断；
    2. 接下来判断 DB_TRX_ID >= low_limit_id, 如果大于等于则代表 DB_TRX_ID 所在的记录在 Read View 生成后才出现的，那么对于当前事务肯定是不可见的，如果小于，则进入下一步判断。
    3. 判断 DB_TRX_ID 是否在活跃事务中，如果在，则代表 Read View 生成时刻，这个事务还是活跃状态，还没有 commit，修改的数据，当前事务也是看不到。如果不在，则说明这个事务在 Read View 生成之前就已经开始 commit，那么修改的结果是能够看见的。

因为是事务 4 对记录进行了修改，所以 undolog 中“历史记录”的事务 id 是 4。即，可见性分析规则中的 DB\_TRX\_ID == 4。

开始判断：

1.  4 < 1 ？ 不成立，那进入下一个判断。
2.  4 >=5 ? 不成立，那进入下一个判断。
3.  4 在活跃事务中？ 不在，那就是可见的。

结论： 事务2 能读取到 事务4 修改后的数据。这也符合读提交的隔离效果。

如果数据库的隔离级别是可重复读，我们先能确定的是：事务2 是不能够读取到事务4 修改并提交后的数据的。

> 可见性规则都是一样的，为什么在读提交和可重复读不同的隔离级别下，计算出的可见性不一样呢？
> 
> 是哪里发生了变化？
> 
> 答案是：read view 的生成时机不一样，所以计算出了不同的可见性。
> 
> 读提交级别下，每次快照读时创建 read view。
> 
> 可重复读级别下，当第一次执行 select 时，就生成可 read view，后面该事物中的所有快照读都使用这个read view。

可重复读隔离级别下走一遍流程：

事务2 在 step2 时就生成了 read view，内容如下：

list: 1,2,3,4 	# 生成 read view 时活跃的事物id。
    up_limit_id：1
    lower_limit_id：5   # 尚未分配的下一个事务id。

判断下事务2 在 step4 时，能否读到事务4 修改后的数据？

1.  4 < 1 ？ 不成立，那进入下一个判断。
2.  4 >=5 ? 不成立，那进入下一个判断。
3.  4 在活跃事务中？ 在，那就是不可见的。

结论：事务2 不能读取到事务4 修改后的数据。事务2 在 step2 和 step4 两次读取的 record1 是一样的，符合可重复读的隔离效果。

# 5. 可重复读是怎么解决幻读问题的 #

**对于快照读**，readview 是在第一次 select 时生成的，以后的每次读都使用该 readview 做可见性分析，所以看不到其他事务对记录的插入和删除，从而解决的幻读问题。

**对于当前读**，可重复读隔离界别下会自动开启间隙锁，`select * from tables where id >2 and id < 6;` 这个 SQL 会对 2、6之间的索引加排它锁，当有其他事务在 2到6之间插入或者删除时，都会陷入阻塞，从而解决了幻读问题。

# 6. 一个小实验 #

在有些博客中写到：可重复读在第一次 select 的时候生成 read view，之后的 select 都使用该 read view。

如果真的是这样，在可重复读的隔离级别下，下面的操作中，事务2 应该能看到 事务4修改后的数据。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center"></th> 
   <th align="center">2</th> 
   <th align="center">4</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">Step1</td> 
   <td align="center">事务开启</td> 
   <td align="center">事务开启</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">Step2</td> 
   <td align="center"></td> 
   <td align="center">update record1；commit；</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">Step3</td> 
   <td align="center">select record1</td> 
   <td align="center"></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**博客中写的是正确的…**

![image-20210614191615223][]

注：记忆有点模糊了，重新整理了一下这块的知识。[文章的大部分内容来源于视频][Link 1]，更多更详细的内容可以自己看视频。先申明，里面有干货，也有广告。

[image-20210614191615223]: https://raw.githubusercontent.com/diego1109/pictures/main/20210614191615.png
[Link 1]: https://www.bilibili.com/video/BV1Pb4y1X7hn?p=3&spm_id_from=pageDriver