图文结合带你搞懂InnoDB MVCC

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  • 前情提要
    
  • 当前读
    
  • 快照读
    
  
  
• 什么是MVCC
  
  
  
  • 三个隐藏字段
    
  • Undo Log回滚日志
    
  • MVCC版本链
    
  • ReadView读视图
    
  
  
• 不同隔离级别下MVCC分析
  
  
  
  • READ-COMMITTED隔离级别
    
  • REPEATABLE-READ隔离级别
    
  
  

前情提要

事务有四大特性ACID分别是：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）
其中隔离性是通过数据库的锁加上MVCC(多版本并发控制)来保证的。
在介绍MVCC之前先来了解一下当前读和快照读。
当前读

当前读读取的是记录的最新版本。同时在读取的时候还要保证其他的并发事务不能更改当前记录，那么当前读会对它要读取的记录进行加锁。不同的操作会加上不同类型的锁，如：SELECT ... LOCK IN SHARE MODE(共享锁)，SELECT ... FOR UPDATE、UPDATE、INSERT、 DELETE(排他锁)。
快照读

简单的不加锁的SELECT就是快照读，快照读读取的是快照生成时的数据，不一定是最新的数据，它是不加锁的非阻塞读。而不同隔离级别下，创建快照的时机也不同：

• READ-COMMITTED(读已提交)：事务每次SELECT时创建ReadView
  
• REPEATABLE-READ(可重复读)：事务第一次SELECT时创建ReadView，后续一直使用
  

在MySQL默认隔离级别(REPEATABLE-READ)下，快照读保证了数据的可重复读。
什么是MVCC

MVCC全称Multi-Version Concurrency Control，即多版本并发控制。它是一种并发控制的方法，它可以维护一个数据的多个版本，用更好的方式去处理读写冲突，做到即使有读写冲突也能不加锁。MySQL中MVCC的具体实现，还需要依赖于表中的三个隐藏字段、Undo Log日志以及ReadView。
三个隐藏字段

1. mysql> SHOW CREATE TABLE stu \G;
2. *************************** 1. row ***************************
3.        Table: stu
4. Create Table: CREATE TABLE `stu` (
5.   `id` int NOT NULL,
6.   `name` varchar(10) NOT NULL,
7.   PRIMARY KEY (`id`)
8. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci
9. 1 row in set (0.00 sec)
11. mysql> SELECT * FROM stu;
12. +----+--------+
13. | id | name   |
14. +----+--------+
15. |  1 |   m    |
16. |  2 |   f    |
17. +----+--------+

复制代码

当创建了上述这张表后，我们在查看表结构时只能看到id、name字段，实际上除了这两个字段外，InnoDB引擎还自动为我们添加了三个隐藏字段，见下表：
字段含义DB_TRX_ID最近修改事务ID，记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID。DB_ROLL_PTR回滚指针，指向这条记录的上一个版本，用于配合Undo Log，指向上一个版本。DB_ROW_ID隐藏主键，如果表结构没有指定主键，将会生成该隐藏字段。我们可以使用ibd2sdi工具来从表空间文件中提取序列化的字典信息（SDI），来验证一下这三个隐藏字段是否存在。

1. ["ibd2sdi"
2. ,
3. {
4.         "type": 1,
5.         "id": 402,
6.         "object":
7.                 {
8.     "mysqld_version_id": 80025,
9.     "dd_version": 80023,
10.     "sdi_version": 80019,
11.     "dd_object_type": "Table",
12.     "dd_object": {
13.         "name": "stu",
14.         "mysql_version_id": 80025,
15.         "created": 20220919023413,
16.         "last_altered": 20220919023413,
17.         "hidden": 1,
18.         "options": "avg_row_length=0;encrypt_type=N;explicit_encryption=0;key_block_size=0;keys_disabled=0;pack_record=1;stats_auto_recalc=0;stats_sample_pages=0;",
19.         "columns": [
20.             {
21.                 "name": "id",
22.                 "type": 4,
23.                 "is_nullable": false,
24.                 "is_zerofill": false,
25.                 "is_unsigned": false,
26.                 "is_auto_increment": false,
27.                 "is_virtual": false,
28.                 "hidden": 1,
29. ···省略
30.             },
31.             {
32.                 "name": "name",
33.                 "type": 16,
34.                 "is_nullable": false,
35.                 "is_zerofill": false,
36.                 "is_unsigned": false,
37.                 "is_auto_increment": false,
38.                 "is_virtual": false,
39.                 "hidden": 1,
40. ···省略
41.             },
42.             {
43.                 "name": "DB_TRX_ID", #最近修改事务ID
44.                 "type": 10,
45.                 "is_nullable": false,
46.                 "is_zerofill": false,
47.                 "is_unsigned": false,
48.                 "is_auto_increment": false,
49.                 "is_virtual": false,
50.                 "hidden": 2,
51. ···省略
52.             },
53.             {
54.                 "name": "DB_ROLL_PTR", #回滚指针
55.                 "type": 9,
56.                 "is_nullable": false,
57.                 "is_zerofill": false,
58.                 "is_unsigned": false,
59.                 "is_auto_increment": false,
60.                 "is_virtual": false,
61.                 "hidden": 2,
62. ···省略
63.             }
64.         ],

复制代码

注意：因为这张表里已经指定了主键为id列，所以不会生成隐藏主键DB_ROW_ID列。

Undo Log回滚日志

回滚日志，在增、改、删操作的时候产生的便于数据回滚的日志。当INSERT操作的时候，产生的回滚日志在事务提交后可被立即删除。而UPDATE和DELETE操作的时候，产生的Undo Log日志不仅在进行数据回滚时需要，在进行快照读时也需要，所以不会立即被删除。
Undo Log详情可见文章：待浩源Undo Log文章发表后添加
MVCC版本链

当有多个并发事务操作一行数据时，对这行数据的修改会产生多个版本，多个版本通过上述的一个隐藏字段DB_ROLL_PTR回滚指针指向Undo Log数据地址形成一个链表，即MVCC版本链。

ReadView读视图

ReadView读视图是快照读SQL执行时MVCC提取数据的依据，记录并维护系统当前活跃的事务（未提交的）id。
上面讲过Undo Log和MVCC版本链，一条数据经过多次修改会产生多个版本，而快照读是根据不同时机创建的快照获取数据的，那么快照读SQL在执行时该读取那个版本的数据就是靠ReadViw读视图来决定的。
ReadView读视图中包含了四个核心字段，也是读取数据的判断依据：
字段含义m_ids当前活跃的事务ID集合min_trx_id最小活跃事务IDmax_trx_id预分配事务ID，当前最大事务ID+1（因为事务ID是自增的）creator_trx_idReadView创建者的事务IDReadView一共有四种匹配规则：
[table][tr]条件能否访问说明[/tr][tr][td]trx_id == creatro_trx_id[/td][td]可以访问该版本[/td][td]成立，说明数据是当前这个事务更改的。[/td][/tr][tr][td]trx_id < min_trx_id[/td][td]可以访问该版本[/td][td]成立，说明数据已经提交了。[/td][/tr][tr][td]trx_id > max_trx_id[/td][td]不可以访问该版本[/td][td]成立，说明该事务是在ReadView生成后才开启的。[/td][/tr][tr][td]min_trx_id