mysql mvcc 详解

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-12-29 15:30 162阅读 0赞

**目录**

[一、事务的隔离级别][Link 1]

[二、mysql怎么实现的可重复读][mysql]

[举例说明MVCC的实现][MVCC]

[MVCC逻辑流程-插入][MVCC_-]

[MVCC逻辑流程-删除][MVCC_- 1]

[MVCC逻辑流程-修改][MVCC_- 2]

[MVCC逻辑流程-查询][MVCC_- 3]

[三、幻读][Link 2]

[快照读和当前读][Link 3]

[四、如何解决幻读][Link 4]

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**事务隔离级别有四种，mysql默认使用的是可重复读，mysql是怎么实现可重复读的？为什么会出现幻读？是否解决了幻读的问题？**

# 一、事务的隔离级别 #

Read Uncommitted（未提交读）  
在该隔离级别，所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果。读取未提交的数据，也被称之为脏读（Dirty Read）。该级别用的很少。

Read Committed（提交读）  
这是大多数数据库系统的默认隔离级别（但不是MySQL默认的）。它满足了隔离的简单定义：一个事务只能看见已经提交事务所做的改变，换句话说就是事务提交之前对其余事务不可见。这种隔离级别也支持不可重复读（Nonrepeatable Read），因为同一事务的其他实例在该实例处理其间可能会有新的commit，所以同一select查询可能返回不同结果。

Repeatable Read（可重复读）  
这是MySQL的默认事务隔离级别，它确保同一事务的多个实例在并发读取数据时，会看到同样的数据行。不过理论上，这会导致另一个棘手的问题：幻读 （Phantom Read）。简单的说，幻读指当用户读取某一范围的数据行时，另一个事务又在该范围内插入了新行，当用户再读取该范围的数据行时，会发现有新的“幻影” 行。InnoDB和Falcon存储引擎通过多版本并发控制（MVCC，Multiversion Concurrency Control）机制解决了该问题**（mysql彻底解决了幻读问题？请往下看）**。

Serializable（可串行化）  
这是最高的隔离级别，它强制事务都是串行执行的，使之不可能相互冲突，从而解决幻读问题。换言之，它是在每个读的数据行上加上共享锁。在这个级别，可能导致大量的超时现象和锁竞争。

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>事务隔离级别</td> 
   <td>脏读</td> 
   <td>不可重复读</td> 
   <td>幻读</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>读未提交（read-uncommitted）</td> 
   <td>是</td> 
   <td>是</td> 
   <td>是</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>不可重复读（read-committed）</td> 
   <td>否</td> 
   <td>是</td> 
   <td>是</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>可重复读（repeatable-read）</td> 
   <td>否</td> 
   <td>否</td> 
   <td>是</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>串行化（serializable）</td> 
   <td>否</td> 
   <td>否</td> 
   <td>否</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

在MySQL的众多存储引擎中，只有InnoDB支持事务，所有这里说的事务隔离级别指的是InnoDB下的事务隔离级别。

# 二、mysql怎么实现的可重复读 #

MVCC多版本并发控制(Multi-Version Concurrency Control)是MySQL中基于乐观锁理论实现隔离级别的方式，用于实现读已提交和可重复读取隔离级别。

在《高性能MySQL》中对MVCC的解释如下

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Nhbnl1ZXNhbjAwMDA_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

## 举例说明MVCC的实现 ##

新建一张表test\_zq如下

### MVCC逻辑流程-插入 ###

在插入数据的时候，假设系统的全局事务ID从1开始，以下SQL语句执行分析参考注释信息：

1.  `begin;-- 获取到全局事务ID`
2.  ``insert into `test_zq` (`id`, `test_id`) values('5','68');``
3.  ``insert into `test_zq` (`id`, `test_id`) values('6','78');``
4.  `commit;-- 提交事务`
5.  `复制代码`

当执行完以上SQL语句之后，表格中的内容会变成：

可以看到，插入的过程中会把全局事务ID记录到列 DB\_TRX\_ID 中去

### MVCC逻辑流程-删除 ###

对上述表格做删除逻辑，执行以下SQL语句（假设获取到的事务逻辑ID为 3）

1.  `begin；--获得全局事务ID = 3`
2.  `delete test_zq where id = 6;`
3.  `commit;`
4.  `复制代码`

执行完上述SQL之后数据并没有被真正删除，而是对删除版本号做改变，如下所示：

### MVCC逻辑流程-修改 ###

修改逻辑和删除逻辑有点相似，修改数据的时候 会先复制一条当前记录行数据，同事标记这条数据的数据行版本号为当前是事务版本号，最后把原来的数据行的删除版本号标记为当前是事务。

执行以下SQL语句：

1.  `begin;-- 获取全局系统事务ID 假设为 10`
2.  `update test_zq set test_id = 22 where id = 5;`
3.  `commit;`
4.  `复制代码`

执行后表格实际数据应该是：

### MVCC逻辑流程-查询 ###

此时，数据查询规则如下：

*  查找**数据行版本号早于当前事务版本号**的数据行记录
    
    也就是说，数据行的版本号要小于或等于当前是事务的系统版本号，这样也就确保了读取到的数据是当前事务开始前已经存在的数据，或者是自身事务改变过的数据
 *  查找**删除版本号**要么为NULL，要么**大于当前事务版本号**的记录
    
    这样确保查询出来的数据行记录在事务开启之前没有被删除

根据上述规则，我们继续以上张表格为例，对此做查询操作

1.  `begin;-- 假设拿到的系统事务ID为 12`
2.  `select * from test_zq;`
3.  `commit;`
4.  `复制代码`

执行结果应该是：

这样，同一个事务中，就实现了可重复读。

# 三、幻读 #

什么是幻读，如下：

![format_png][]

**InnoDB实现的RR通过mvcc机制避免了这种幻读现象。**

另一种幻读：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Nhbnl1ZXNhbjAwMDA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

姑且把左边的事务命名为事务A，右边的命名为事务B。  
事务B执行后，在事务A中查询没有查到B添加的数据行，这就是可重复读。  
但是，在事务A执行了update后，再查询时就查到了事务A中添加的数据，这就是幻读。  
这种结果告诉我们其实在MySQL可重复读的隔离级别中并不是完全解决了幻读的问题，而是解决了读数据情况下的幻读问题。而对于修改的操作依旧存在幻读问题，就是说MVCC对于幻读的解决是不彻底的。

原以为这也是一种幻读，但经过多次研究资料，这只是对数据修改的操作(update、insert、delete)当前读产生的结果，他其实不是幻读。

## 快照读和当前读 ##

出现了上面的情况我们需要知道为什么会出现这种情况。在查阅了一些资料后发现在RR级别中，通过MVCC机制，虽然让数据变得可重复读，但我们读到的数据可能是历史数据，不是数据库最新的数据。这种读取历史数据的方式，我们叫它快照读 (snapshot read)，而读取数据库最新版本数据的方式，叫当前读 (current read)。

select 快照读

当执行select操作是innodb默认会执行快照读，会记录下这次select后的结果，之后select 的时候就会返回这次快照的数据，即使其他事务提交了不会影响当前select的数据，这就实现了可重复读了。快照的生成当在第一次执行select的时候，也就是说假设当A开启了事务，然后没有执行任何操作，这时候B insert了一条数据然后commit,这时候A执行 select，那么返回的数据中就会有B添加的那条数据。之后无论再有其他事务commit都没有关系，因为快照已经生成了，后面的select都是根据快照来的。

当前读

对于会对数据修改的操作(update、insert、delete)都是采用当前读的模式。**在执行这几个操作时会读取最新的版本号记录，写操作后把版本号改为了当前事务的版本号，所以即使是别的事务提交的数据也可以查询到**。假设要update一条记录，但是在另一个事务中已经delete掉这条数据并且commit了，如果update就会产生冲突，所以在update的时候需要知道最新的数据。也正是因为这样所以才导致幻读。

# 四、如何解决幻读 #

在快照读情况下，mysql通过mvcc来避免幻读。

在当前读情况下，mysql通过X锁或next-key来避免其他事务修改:

*  使用串行化读的隔离级别
 *  (update、delete)当where条件为主键时，通过对主键索引加record locks(索引加锁/行锁)处理幻读。
 *  (update、delete)当where条件为非主键索引时，通过next-key锁处理。next-key是record locks(索引加锁/行锁) 和 gap locks(间隙锁，每次锁住的不光是需要使用的数据，还会锁住这些数据附近的数据)的结合。

![70][]

Next-Key Lock即在事务中select时使用如下方法加锁，这样在另一个事务对范围内的数据进行修改时就会阻塞（为什么有共享锁会阻塞？不能在有共享锁的记录上加X锁）：

1.  `select * from table where id<6 lock in share mode;--共享锁`
2.  `select * from table where id<6 for update;--排他锁`

关于next-key locks请参考[https://www.cnblogs.com/zhoujinyi/p/3435982.html][https_www.cnblogs.com_zhoujinyi_p_3435982.html]

参考文章：

[https://juejin.im/post/5c68a4056fb9a049e063e0ab][https_juejin.im_post_5c68a4056fb9a049e063e0ab]

[https://zhuanlan.zhihu.com/p/35500144][https_zhuanlan.zhihu.com_p_35500144]

[https://www.jianshu.com/p/69fd2ca17cfd][https_www.jianshu.com_p_69fd2ca17cfd]

[https://blog.csdn.net/AAA821/article/details/81017704][https_blog.csdn.net_AAA821_article_details_81017704]

[https://dbaplus.cn/news-11-2518-1.html][https_dbaplus.cn_news-11-2518-1.html]

《高性能MySQL》

[Link 1]: https://blog.csdn.net/sanyuesan0000/article/details/90235335#t0
[mysql]: https://blog.csdn.net/sanyuesan0000/article/details/90235335#t1
[MVCC]: https://blog.csdn.net/sanyuesan0000/article/details/90235335#t2
[MVCC_-]: https://blog.csdn.net/sanyuesan0000/article/details/90235335#t3
[MVCC_- 1]: https://blog.csdn.net/sanyuesan0000/article/details/90235335#t4
[MVCC_- 2]: https://blog.csdn.net/sanyuesan0000/article/details/90235335#t5
[MVCC_- 3]: https://blog.csdn.net/sanyuesan0000/article/details/90235335#t6
[Link 2]: https://blog.csdn.net/sanyuesan0000/article/details/90235335#t7
[Link 3]: https://blog.csdn.net/sanyuesan0000/article/details/90235335#t8
[Link 4]: https://blog.csdn.net/sanyuesan0000/article/details/90235335#t9
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Nhbnl1ZXNhbjAwMDA_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221120/70bec8642404462fa8233ce239d44a4b.png
[format_png]: /images/20221120/ed5f0cc37a4648ea848af0499efbbb4b.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Nhbnl1ZXNhbjAwMDA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221120/5717cf24219d4ca9a4a350c3412ada67.png
[70]: /images/20221120/d5ef09e3f44941738268074b7d41e58b.png
[https_www.cnblogs.com_zhoujinyi_p_3435982.html]: https://www.cnblogs.com/zhoujinyi/p/3435982.html
[https_juejin.im_post_5c68a4056fb9a049e063e0ab]: https://juejin.im/post/5c68a4056fb9a049e063e0ab
[https_zhuanlan.zhihu.com_p_35500144]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/35500144
[https_www.jianshu.com_p_69fd2ca17cfd]: https://www.jianshu.com/p/69fd2ca17cfd
[https_blog.csdn.net_AAA821_article_details_81017704]: https://blog.csdn.net/AAA821/article/details/81017704
[https_dbaplus.cn_news-11-2518-1.html]: https://dbaplus.cn/news-11-2518-1.html