對Innodb中MVCC的理解
阿新 • • 發佈：2021-02-20
一、什麼是MVCC
MVCC (Multiversion Concurrency Control) 中文全程叫多版本併發控制，是現代資料庫（如MySql）引擎實現中常用的處理讀寫衝突的手段，目的在於提高資料庫高併發場景下的吞吐效能。 MySQL的InnoDB儲存引擎預設事務隔離級別是RR(可重複讀)，是通過 "行級鎖+MVCC"一起實現的，正常讀的時候不加鎖，寫的時候加鎖。而 MCVV 的實現依賴：隱藏欄位、Read View、Undo log。 另外MVCC只在 Read Committed 和 Repeatable Read兩個隔離級別下工作，其他兩個隔離級別和MVCC不相容：- Read Uncommitted總是讀取最新的記錄行，不需要MVCC的支援；
- Serializable 則會對所有讀取的記錄行都加鎖，單靠MVCC無法完成。
二、MVCC實現的核心知識點
1、事務版本號 每次事務開啟前都會從資料庫獲得一個自增長的事務ID，可以從事務ID判斷事務的執行先後順序。 可以通過這樣的命令來檢視：select TRX_ID from INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX; 2、隱藏欄位（Innodb 為每行額外添加了3個欄位，具體請參考官方文件）： DB_TRX_ID：大小為6個位元組。指插入或更新該行的最後一個事務的事務識別符號，也就是事務ID。 此外，刪除在內部被視為更新，在該更新中，該行中的特殊位被設定為將其標記為已刪除。 DB_ROLL_PTR：大小為7個位元組。表示指向該行回滾段的指標。 回滾指標指向寫入回滾段的撤消日誌記錄。 如果行已更新，則撤消日誌記錄將包含在更新行之前重建行內容所必需的資訊。 DB_ROW_ID：大小為6個位元組。包含一個行ID，該行ID隨著插入新行而單調增加。 如果InnoDB自動生成聚集索引，則該索引包含行ID值。 否則，DB_ROW_ID列不會出現在任何索引中。
4、read view
“InnoDB支援MVCC多版本，其中RC（Read Committed）和RR（Repeatable Read）隔離級別是利用consistent read view（一致讀檢視）方式支援的。所謂consistent read view就是在某一時刻給事務系統trx_sys打snapshot（快照），把當時trx_sys狀態（包括活躍讀寫事務陣列）記下來，之後的所有讀操作根據其事務ID（即trx_id）與snapshot中的trx_sys的狀態作比較，以此判斷read view對於事務的可見性。
RR隔離級別（除了Gap鎖之外）和RC隔離級別的差別是建立snapshot時機不同。 RR隔離級別是在事務開始時刻，確切地說是第一個讀操作建立read view的；RC隔離級別是在語句開始時刻建立read view的（詳見官方文件）。”
Read view中儲存的trx_sys狀態主要包括（以下欄位解釋來源於原始碼）：
trx_ids: 為活躍事務id列表，即Read View初始化時當前未提交的事務列表。所以當進行RR讀的時候，trx_ids中的事務對於本事務是不可見的（除了自身事務，自身事務對於表的修改對於自己當然是可見的）。
low_limit_id: 當前最大的事務id + 1，事務id >= low_limit_id，對於當前Read View都是不可見的。理解起來就是在建立Read View檢視的時候，之後建立的事務對於該事務肯定是不可見的。
up_limit_id: 當前已經提交的事務id + 1，事務id < up_limit_id ，對於當前Read View都是可見的。 理解起來就是在建立Read View檢視的時候，之前已經提交的事務對於該事務肯定是可見的。
creator_trx_id: 建立當前read view的事務版本號；
一旦一個Read View被建立，這三個引數將不再發生變化，理解這點很重要，其中low_limit_id 和 up_limit_id分別是 trx_Ids陣列的上下界（注意：從單詞上來區分的話很容易弄反）。
其他事務對當前事務的可見性判斷如下：
三、案例分析
下面通過案例來分析MVCC怎麼實現一致性讀取的。前期資料準備：- 使用預設隔離級別RR；
- 建立一個表： create table test(id int AUTO_INCREMENT, score int, primary key(id)) AUTO_INCREMENT = 0;
- 假設當前事務id已經自增長到100；
| 步驟 | 事務1 | 事務2 | 事務3 |
| 1 | begin; | ||
| 2 | begin; | ||
| 3 | insert into test(score) select 101; 此時事務ID為101 | ||
| 4 | insert into test(score) select 102; 此時事務ID為102 | ||
| 5 | select * from test; +----+-------+ | id | score | +----+-------+ | 1 | 101 | +----+-------+ 此時就會建立read view： up_limit_id = 101 low_limit_id = 103 trx_ids為(101,102) 而101自身可見，102在活躍事務列表中不可見 | ||
| 6 | insert into test(score) select 103; 此時事務ID為103 | ||
| 7 | insert into test(score) select 104; 此時事務ID為104 | ||
| 8 | nsert into test(score) select 105; 此時事務ID為105 | ||
| 9 | select * from test; +----+-------+ | id | score | +----+-------+ | 3 | 103 | | 4 | 104 | | 5 | 105 | +----+-------+ 此時的up_limit_id=101， low_limit_id=106， trx_ids為（101, 102）， 而101和102在trx_ds列表中不可見 | ||
| 10 | select * from test; +----+-------+ | id | score | +----+-------+ | 2 | 102 | | 3 | 103 | | 4 | 104 | | 5 | 105 | +----+-------+ 此時就會建立read view： up_limit_id=101， low_limit_id=106， trx_ids為（101, 102）， 102自身可見，101在活躍事務列表中不可見 而103、104、105不在trx_ids列表中所有可見 | ||
| 11 | select * from test; +----+-------+ | id | score | +----+-------+ | 1 | 101 | | 3 | 103 | | 4 | 104 | | 5 | 105 | +----+-------+ 由於事務內read view不變 （與RC的區別就在這）， 此時的up_limit_id=101，low_limit_id=103， trx_ids為（101, 102）， 101自身可見，102在活躍事務列表中不可見 而>=103的都不可見 |