简介

MVCC全称Multi-Version Concurrency Control，即多版本并发控制。MVCC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，在编程语言中实现事务内存。

多版本并发控制：指的是一种高并发技术。最早的数据库系统，只有读读之间可以并发，读写，写读，写写都要阻塞。引入多版本之后，只有写写之间相互阻塞，其他三种操作都可以并行，这样大幅度提高了InnoDB的并发度。在内部实现中，InnoDB是基于undo log实现的，通过undo log可以找回数据的历史版本。找回的数据历史版本可以提供给用户读（按照隔离级别的定义，有些读请求只能看到比较老的数据版本），也可以在回滚的时候覆盖数据页上的数据。在InnoDB内部中，会记录一个全局的活跃读写事务数组，其主要用来判断事务的可见性。

MVCC是一种多版本并发控制机制。

前置知识

InnoDB的当前读和快照读

• 当前读：读取的记录是最新版本，读取时要保证其他事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。

当前读主要包含以下场景

• 共享锁：select ... lock in share mode
• 排他锁：select for update，insert，update，delete

• 快照读：不加锁的select操作属于快照读，即不加锁的非阻塞读。快照读基于多版本并发控制实现，即MVCC，正因为如此，可能导致快照读读取到的数据不是最新版本。

快照读的前提是事务的隔离级别不是串行级别，串行级别下快照读会退化成当前读。

MVCC就是为了实现读-写冲突不加锁，而这个读指的就是快照读，而非当前读，当前读实际上是一种加锁的操作，是悲观锁的实现。

数据库的并发场景

• 读-读：不存在线程安全问题，不需要并发控制。
• 读-写：存在线程安全问题，可能会造成事务隔离性问题，可能遇到脏读，幻读，不可重复读
• 写-写：存在线程安全问题，可能会存在更新丢失问题，如第一类更新丢失，第二类更新丢失

• 第一类更新丢失：事务A撤销时，把已经提交的事务B的更新数据覆盖。
• 第二类更新丢失：事务A覆盖事务B已经提交的数据，造成事务B所做的操作丢失。

实现原理

MVCC主要依赖记录中的三个隐式字段、undo log、Read View来实现的。

隐式字段

每行记录除了我们自定义的字段外，还有数据库隐式定义的DB_TRX_ID，DB_ROLL_PTR，DB_ROW_ID等字段

• DB_TRX_ID：6byte， 最后修改（插入/更新）的事务ID
• DB_ROLL_PTR：7byte，回滚指针，配合undo log指向上一个版本的记录（存储于rollback segment）
• DB_ROW_ID：6byte，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

undo日志

• insert undo log：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。

purge

• 为了实现InnoDB的MVCC机制，更新或者删除操作都只是设置一下老记录的deleted_bit，并不真正将过时的记录删除。
• 为了节省磁盘空间，InnoDB有专门的purge线程来清理deleted_bit为true的记录。为了不影响MVCC的正常工作，purge线程自己也维护了一个read view（这个read view相当于系统中最老活跃事务的read view），如果某个记录的deleted_bit为true，并且DB_TRX_ID相对于purge线程的read view可见，那么这条记录一定是可以被安全清除的。

MVCC依赖于update undo log，undo log实际上就是存在rollback segment中旧记录链。

Read View

Read View是事务进行快照读操作时生产的读视图Read View，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快照，记录并维护系统当前活跃事务的ID（当每个事务开启时，都会被分配一个ID, 这个ID是递增的，所以最新的事务，ID值越大）。

Read View主要是用来做可见性判断，Read View遵循一个可见性算法，主要是将要被修改的数据的最新记录中的DB_TRX_ID（即当前事务ID）取出来，与系统当前其他活跃事务的ID去对比（由Read View维护），如果DB_TRX_ID跟Read View的属性做了某些比较，不符合可见性，那就通过DB_ROLL_PTR回滚指针去取出undo Log中的DB_TRX_ID再比较，即遍历链表的DB_TRX_ID（从链首到链尾，即从最近的一次修改查起），直到找到满足特定条件的DB_TRX_ID，那么这个DB_TRX_ID所在的旧记录就是当前事务能看见的最新老版本。