MySQL学习笔记之MVCC的实现

绝地灬酷狼 2023-09-25 21:52 42阅读 0赞

### MVCC 概述 ###

> **MVCC 是什么？**

Multi-Version Concurrency Control（MVCC）即**多版本并发控制**，是一种并发控制方法，一般用于实现对数据库的并发访问。特点：不依赖锁机制（无锁非阻塞式并发）却能避免同一数据在并发事务之间的竞争，以较低开销的方式提高数据库的并发性能。

MVCC 的使用在 MySQL 数据库哪些地方有体现呢？ InnoDB 是如何实现 MVCC 的呢？

接下来将通过这篇文章进行解答。

--------------------

#### 1. 事务隔离性问题 ####

在介绍 MVCC 之前，先了解一些关于 **数据库事务** 的前置知识。

> **事务的隔离性（Isolation）**

事务具有 **原子性、一致性、隔离性、持久性** 四个特性，这些特性数据库是根据不同的技术实现的，这篇文章主要讲解的是 **隔离性**。

隔离性（Isolation）：**数据库允许多个并发事务同时对数据进行读写和修改的能力**。当多个用户并发访问数据库时，每个用户开启的事务不能被其他事务所做的操作干扰，**实现多个并发事务之间相互隔离**。隔离性可以**防止多个并发事务执行时由于交叉执行导致数据不一致的问题**。

MySQL数据库的事务隔离性可以通过 **MVCC** 或者 **加锁** 的方式来实现。

> **脏读、不可重复读、幻读**

并发事务场景下，**读-写冲突**（事务之间相互影响）导致出现 **脏读、不可重复读、幻读** 的事务隔离性问题。

**事务隔离性问题** 概述如下：

*  **脏读**：一个事务读取了另一个事务**未提交**的数据，这些数据随时可能会被回滚，导致事务可能读到脏数据（过期数据）。
 *  **不可重复读**：在一个事务中多次执行同一查询语句，由于其他事务的修改操作，导致当前事务的前后两次查询返回的结果（**记录**）不一致。
 *  **幻读**：在一个事务中多次执行同一查询语句，由于其他事务的插入或删除操作，导致当前事务的前后两次查询返回的结果集（**记录数量**）不一致。

数据库如何避免 **脏读、不可重复读、幻读** 现象的呢？ 接着往下看。

--------------------

#### 2. 事务的隔离级别 ####

SQL 标准提出 **四种隔离级别** 来避免脏读、不可重复读、幻读现象。

四种隔离级别如下（**隔离级别从低到高**）：

*  **READ-UNCOMMITTED（读未提交）**：允许读取并发事务尚未提交的数据。
 *  **READ-COMMITTED（读提交)）**：允许读取并发事务已经提交的数据。
 *  **REPEATABLE-READ（可重复读）**：在同一事务中，多次执行同一查询语句返回的结果一致。
 *  **SERIALIZABLE（可串行化）**：所有的事务串行执行。

四种隔离级别出现脏读、不可重复读、幻读的情况（✅表示可能出现 ❌表示不可能出现）：

![format_png][]

隔离级别越高，能避免事务隔离性问题越强，但是对应的并发性能效率也就越低。

MySQL 的 InnoDB 引擎默认隔离级为 **可重复读**。

> **关于这四种隔离级别数据库是如何实现的？**

**读未提交**：可以读取未提交的数据（允许脏读），所以允许事务**直接读取（不需要加锁）** 最新数据即可。

**读提交**：只允许读取已提交的数据，需要避免脏读，所以在每次查询时，获取通过**最新**的版本快照来判断哪些是已提交的数据从而避免脏读。（这里是**基于 MVCC 实现**的，具体的后续文章会讲解）

**可重复读**：同一事务多次读取同样记录，需要返回结果一致。所以在事务第一次读取数据时，获取当前的版本快照，通过快照的方式保证事务执行期间与事务启动时看到的数据一致，即使其他事务修改了数据也不会影响当前事务，从而实现可重复读。（这里也是**基于 MVCC 实现**的，具体后续文章会讲解）

**可串行化**：需要完全服从ACID的特性，所以需要事务之间严格串行执行，通过**加读写锁**的方式实现串行执行即可。

--------------------

#### 3. 当前读与快照读 ####

前面说到 MySQL 的 InnoDB 引擎默认隔离级别为 **可重复读**，那么是不是就无法避免