MySQL的MVCC介绍-京东云开发者社区

### 1 前言

我们知道在事务并发执行中，为了解决读写冲突可以使用加锁的方式，但加锁会降低性能。MySQL的InnoDB中为了提高数据库并发性能，用更好的方式去处理读-写冲突，使用了MVCC来实现不加锁的非阻塞并发读。下面我们来了解下MVCC。

### 2 MVCC

MVCC （Multi-Version Concurrency Control） 多版本并发控制， 是一种并发控制的方法，一般在数据库管理系统中，实现对数据库的并发访问。
在MySQL中是通过3个隐式字段、undo日志、Read View来实现的MVCC。

#### 2.1 3个隐式字段

在MySQL的InnoDB实现中，每行记录除了自定义的字段，数据库会隐式的额外定义DB_TRX_ID, DB_ROLL_PTR, DB_ROW_ID 三个字段

- DB_TRX_ID，最近修改(修改/插入)事务 ID，记录创建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；
- DB_ROW_ID，隐含的自增 ID（隐藏主键），如果数据表没有主键，InnoDB 会自动以DB_ROW_ID产生一个聚簇索引。

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/2c16aee6-8c93-4fec-b2d2-43235b202fc020220919113959.png)

#### 2.2 undo日志

undo log 主要有两种，insert undo log和update undo log。insert undo log代表事务在 insert 新记录时产生的 undo log, 只在事务回滚时需要，并且在事务提交后可以被立即丢弃。

update undo log事务在进行 update 或 delete 时产生的 undo log ; 不仅在事务回滚时需要，在快照读时也需要；所以不能随便删除，只有在快速读或事务回滚不涉及该日志时，对应的日志才会被 purge 线程统一清除。

#### 2.3 Read View

Read View 是事务进行快照读操作的时候生产的读视图。在该事务执行快照读的那一刻，会生成数据库系统当前的一个读视图，记录并维护系统当前活跃事务的 ID。在数据库中，当开启一个事务时，会被分配一个ID,依次递增，所以最新的事务，ID最大。包含的内容后续有详细说明。

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/094ae67c-5253-43e3-8685-896a57cf11f320220919114025.png)

#### 2.4 当前读和快照读

undo 日志和Read View中提到的快照读是数据库记录的读取方式，是相较于当前读的另一种读取方式。

当前读，读取的是记录的最新版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。

快照读，不加锁的非阻塞读；快照读的前提是隔离级别不是串行级别，串行级别下的快照读会退化成当前读；之所以出现快照读的情况，是基于提高并发性能的考虑，它的实现是基于多版本并发控制，读到的并不一定是数据的最新版本，有可能是之前的历史版本。

### 3 MVCC 的实现原理

当一个修改记录的事务提交后，会将修改前的记录写入update undo log并且使用当前记录的回滚指针指向它。示例如下：

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/c08bc8e3-9c0d-4541-a7f5-a56ceb626a4a20220919114047.png)

当后续再有事务修改该记录时，会同样将当前记录写入update undo log，当前记录的回滚指针指向它，undo log中就会存储着之前的记录形成的记录链表。

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/932acf38-f381-411e-b82a-a28b23b34b1620220919114057.png)

当有事务进行快照读操作读取记录时，会生成读视图。这个读视图会生成数据库系统当前的一个快照，记录并维护当前活跃事务的ID，主要包含三部分内容，survival_id_list，当前正在活跃的事务ID列表；smart_id，当前活跃事务ID的最小值；max_id，已出现过的事务ID值加1。此处这三个内容的名称是自己定义的，便于理解。

当需要确定对于当前事务，某个表的某条记录哪个版本可见时，首先会获取当前记录的事务ID,记为DB_TRX_ID。

然后会根据下面的比较方式与当前事务的读视图比较，确定哪个版本的记录可见。
如果DB_TRX_ID < smart_id时，该记录对当前事务可见。否则如果DB_TRX_ID >= max_id，该记录对当前事务不可见。否则如果survival_id_list包含DB_TRX_ID，该记录对当前事务不可见。否则如果survival_id_list不包含DB_TRX_ID，该记录对当前事务可见。

当确定当前记录可见，返回当前记录结果，否则根据当前记录的回滚指针，获取上一条历史记录的信息，取其DB_TRX_ID，继续上述的可见性判断。可见返回，不可见继续往前。重复上述步骤，直到获取到对当前事务可见的记录。

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/028f9f0c-6441-4906-986a-53147b718bfa20220919114113.png)

对于上述表格中的场景，在 可重复读级别下，事务50的读视图信息为survival_id_list=[10,20,50,15], smart_id=10, max_id=51。根据上述的可见性判断事务30对于读视图是可见的，所以查询到的name为‘li30’，虽然后面的两次查询时有事务10、20的修改提交，但由于使用的是刚开始的读视图，事务10、20对于该视图不可见，所以3次的查询结果都是‘li30’。

事务15的读视图信息为survival_id_list=[20,50,15], smart_id=10, max_id=51。根据上述的可见性判断事务10对于读视图是可见的，所以查询到的name为‘li10’。虽然后面一次查询时有事务20提交，但对于当前读视图不可见，所以两次的查询结果都是‘li10’。

### 4 总结

MySQL通过上述的MVCC机制可以做到，在并发读写数据库时，读操作时不用阻塞写操作，写操作也不用阻塞读操作，提高了数据库并发读写的性能。在不可重复读的隔离级别下，是每个快照读都会生成并获取最新的读视图；而在 可重复读隔离级别下，则是同一个事务中的第一个快照读才会创建读视图, 之后的快照读获取的都是同一个读视图。

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###### 作者：管碧强