MySQL MVCC介紹

MVCC是什麼？

MVCC的全稱是Multi-Version Concurrency Control，通常用於資料庫等場景中，實現多版本的併發控制

Multiversion concurrency control (MCC or MVCC), is a concurrency control method commonly used by database management systems to provide concurrent access to the database and in programming languages to implement transactional memory.

如果沒有併發控制，那麼如果同時有使用者讀寫資料，那麼可能出現讀出的資料不一致的情況。比如說，進行銀行賬戶A到B的轉賬，當A賬戶的錢被扣掉，而錢還沒有加到B賬戶，此時使用者檢視自己的餘額，會感覺錢憑空消失了。MySQL的隔離性就是用來解決這類問題的，而隔離性是透過不同的併發控制手段來實現的。對於剛才的問題，一種簡單的併發控制方式，就是講讀寫操作序列化，在賬戶間轉賬時，不允許查詢賬戶，雖然這種方式可以解決問題，但無疑過於簡單粗暴，效率極低。相比於序列化的併發控制，MVCC的優勢在於讀寫影響，對於現代網際網路讀多寫少的場景，這種方式效能明顯更高。

MVCC是透過儲存資料的多個版本來實現併發控制，當需要更新某條資料時，實現了MVCC的儲存系統不會立即用新資料覆蓋原始資料，而是建立該條記錄的一個新的版本。對於多數資料庫系統，儲存會分為Data Part和Undo Log，Data Part用來儲存事務已提交的資料，而Undo Log用來儲存舊版本的資料。多版本的存在允許了讀和寫的分離，讀操作是需要讀取某個版本之前的資料即可，和寫操作不衝突，大大提高了效能。

每條記錄在更新的時候都會同時記錄一條回滾操作。同一條記錄在系統中可以存在多個版本，這就是資料庫的多版本併發控制。（MVCC）。

MVCC的效果

假如MVCC是按照時間來判定資料的版本，在Time=1的時刻，資料庫的狀態如下：

Time Record A Record B

“Record A When time=0” “Record B when time=0”

1 “Record A When time=1”  

這個時候系統中實際儲存了三條記錄，Record A在時間0和1的各一條記錄，Record B的一條記錄，如果一個事務在Time=0的時刻開啟，那麼讀到的資料是：

Record A Record B

“Record A When time=0” “Record B when time=0”

如果這個事務在Time=1的時候開啟，那麼讀到的資料是：

Record A Record B

“Record A When time=1” “Record B when time=0”

上面的Case可以看到，對於讀來講，事務只能讀到某一個版本及這個版本之前的最新一條資料，假如在Time=2的時候，事務Transaction X要插入Record C，並更新Record B，

但事務還未提交，那麼資料庫的狀態如下：

Time Record A Record B Record C

“Record A When time=0” “Record B when time=0”  

1 “Record A When time=1”  

2(Not Committed) “Record B when time=2” “Record C When time=2”

這時候其它事務會讀到的是什麼了？在這個情況下，其它讀事務所能看到系統的最新版本是系統處於Time=1的時候，所以依然不會讀到Transaction X所改寫的資料，此時讀到的資料依然為：

Record A Record B

“Record A When time=1” “Record B when time=0”

基於這種版本機制，就不會出現另一個事務讀取時，出現讀到Record C而Record B還未被Transaction X更新的中間結果，因為其它事務所看到的系統依然處於Time=1的狀態。

至於說，每個事務應該看到具體什麼版本的資料，這個是由不同系統的MVCC實現來決定的，下文我會介紹MySQL的MVCC實現。除了讀到的資料必須小於等於當前系統已提交的版本外，寫事務在

提交時必須大於當前的版本，而這裡如果想想還會有一個問題，如果Time=2的時刻，開啟了多個寫或更新事務，當它們同時嘗試提交時，必然會有一個事務發現資料庫已經處於Time=2的狀態了，

那麼這個事務該怎麼辦了？大家可以好好想想。

MySQL的MVCC

MySQL的Innodb引擎支援多種事務隔離級別，而其中的RR級別（Repeatable-Read）就是依靠MVCC來實現的，MySQL中MVCC的版本指的是事務ID（Transaction ID），首先來看一下MySQL Innodb中行記錄

的儲存格式，除了最基本的行資訊外，還會有一些額外的欄位，這裡主要介紹和MVCC有關的欄位：DATA_TRX_ID和DATA_ROLL_PTR，如下是一張表的初始資訊：

Primary Key Time Name DATA_TRX_ID DATA_ROLL_PTR

1 2018-4-28 Huan 1 NULL

這裡面為了便於說明，表中DATA_TRX_ID和DATA_ROLL_PTR存的值是Mock的值：

DATA_TRX_ID：最近更新這條記錄的Transaction ID，資料庫每開啟一個事務，事務ID都會增加，每個事務拿到的ID都不一樣

DATA_ROLL_PTR：用來儲存指向Undo Log中舊版本資料指標，支援了事務的回滾

最開始的記錄無法回滾，所以DATA_ROLL_PTR為空。

這個時候開啟事務A（事務ID:2），對記錄進行了更新，但還沒有提交，那麼當前的資料為：

Transaction 1

可以看到，舊的資料會被存到Undo Log中，透過當前記錄中的DATA_ROLL_PTR關聯，那麼如果另一個事務中想讀取該資料，讀到的會是什麼資料了？假如說另一個事務B在事務A之後開啟(事務ID:3)，

既然我們最開始說Innodb的MVCC是基於事務ID做的，那麼既然事務B的事務ID比事務A的大，那麼事務B就可以獨到A還未提交的資料了，這明顯和Innodb RR的定義不符合。實際上，事務讀取時，

判斷應該讀取哪個版本的記錄，有一個較為複雜的邏輯，不是單純的和記錄上的事務ID進行比較，假設當前讀的事務ID為read_id，記錄當前儲存的事務ID為tid，當前系統中未提交的事務中

(Read_View中)的最大最小事務ID分別為max_tid和min_tid，那麼資料可見性判斷流程為：

透過上圖（這個圖是透過分析網上的一些部落格內容得到的，和實際MySQL的邏輯細節可能不一致），在來分析上文提到的Case，由於事務B的事務ID不滿足read_id=tid||tid<min_tid的條件，

且該記錄當前有DATA_ROLL_PTR，所以最後該事務B實際讀取的是Undo Log中的記錄：

Primary Key Time Name DATA_TRX_ID DATA_ROLL_PTR

1 2018-4-28 Huan 1 NULL

需要注意的是，MySQL的MVCC和理論上的MVCC實際有所差異，MySQL同一時刻只允許一個事務去操作某條資料，該條資料上的操作實際是序列的，也就是說一條記錄的有用版本實際就只會有當前記錄

和一條Undo Log記錄，是悲觀鎖的操作方式，而MVCC的定義上實際是樂觀鎖的操作方式，某一時刻記錄可以存在很多個版本。