MVCC 怎么实现的

骑猪看日落 2022-12-21 06:09 129阅读 0赞

### 1 从一个实验讲起 ###

在说 MVCC（Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制）原理之前，先一起看看一个例子。

创建一张测试表并写入测试数据：

进行实验：

create database likecolumn;
    use likecolumn;
    CREATE TABLE `t1` (
    `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `a` int(11) NOT NULL,
    `b` int(11) NOT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`),
    KEY `idx_c` (`a`)
    ) ENGINE=InnoDB CHARSET=utf8mb4;
    insert into t1(a,b) values (1,1),(2,2);

<table> 
 <thead> 
 <tr> 
 <td>序号</td> 
 <td>session1</td> 
 <td>session2</td> 
 </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 </td> 
 <td> set session transaction_isolation='READCOMMITTED';/* 设置会话隔离级别为 RC*/ </td> 
 <td> set session transaction_isolation='READCOMMITTED';/* 设置会话隔离级别为 RC*/ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 2 </td> 
 <td> select * from t1; <img alt="" src="https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/0cc932569460ecaea9a71c3b703a6a0f.png"> </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 3 </td> 
 <td> begin; </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 4 </td> 
 <td> update t1 set b=666 where a=1; </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 5 </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 <td> begin; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 6 </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 <td> select * from t1; <img alt="" src="https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/013927b777ee771eba576815cf24ee20.png"> </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 7 </td> 
 <td> commit; </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 8 </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 <td> select * from t1; <img alt="" src="https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/ae12354171a2cbf74f7c55225dfde0fd.png"> </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 9 </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 <td> commit; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

这里解释一下上面的实验过程，在 session1 开启一个事务更新了 a=1 这行记录，但还没提交的情况下，在 session2 中，满足 a=1 这条记录，b 的值还是原始值 1，而不是 session1 更新之后的 666，那么在数据库层面，这是怎么实现的呢？

其实 InnoDB 就是通过 MVCC 和 UNDO LOG 来实现的。

### 2 什么是 MVCC ###

MVCC， 即多版本并发控制。MVCC 的实现，是通过保存数据在某个时间点的快照来实现的。根据事务开始的时间不同，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。

也就是上面实验第 6 步中，为什么 session2 查询的结果还是 session1 修改之前的记录。

### 3 MVCC 的实现原理 ###

对于 InnoDB ，聚簇索引记录中包含 3 个隐藏的列：

*  ROW ID：隐藏的自增 ID，如果表没有主键，InnoDB 会自动按 ROW ID 产生一个聚集索引树。
 *  事务 ID：记录最后一次修改该记录的事务 ID。
 *  回滚指针：指向这条记录的上一个版本。

我们拿上面的例子，对应解释下 MVCC 的实现原理，如下图：

![e2143a1f4bce7a432e2d9ab6fe2ce905.png][]

如图，首先 insert 语句向表 t1 中插入了一条数据，a 字段为 1，b 字段为 1， ROW ID 也为 1 ，事务 ID 假设为 1，回滚指针假设为 null。当执行 update t1 set b=666 where a=1 时，大致步骤如下：

*  数据库会先对满足 a=1 的行加排他锁；
 *  然后将原记录复制到 undo 表空间中；
 *  修改 b 字段的值为 666，修改事务 ID 为 2；
 *  并通过隐藏的回滚指针指向 undo log 中的历史记录；
 *  事务提交，释放前面对满足 a=1 的行所加的排他锁。

在前面实验的第 6 步中，session2 查询的结果是 session1 修改之前的记录，这个记录就是**来自 undolog** 中。

因此可以总结出 MVCC 实现的原理大致是：

InnoDB 每一行数据都有一个隐藏的回滚指针，用于指向该行修改前的最后一个历史版本，这个历史版本存放在 undo log 中。如果要执行更新操作，会将原记录放入 undo log 中，并通过隐藏的回滚指针指向 undo log 中的原记录。其它事务此时需要查询时，就是查询 undo log 中这行数据的最后一个历史版本。

MVCC 最大的好处是读不加锁，读写不冲突，极大地增加了 MySQL 的并发性。通过 MVCC，保证了事务 ACID 中的 I（隔离性）特性。

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