前言

MySQL 是目前流行的開源數據庫之一，各大公司都使用 MySQL 作為自家的關系型數據庫，但是 MySQL 作為一個數據庫而言，基本使用是非常簡單的，只要會一點點建表語句（可以使用工具建表），一點點查詢語句就可以使用 MySQL 來存儲數據了。

這種沒有靈魂的操作，對于很多初學者來說也許已經是家常便飯了。但是對于一些已經有開發經驗的人來說，這是遠遠不夠的。你必須要學習很多數據庫相關的知識，而這一篇就是徹底來剖析 MySQL 中的 MVCC 是如何實現的。看完這篇文章，你就可以知道各種隔離級別之下，MVCC 的作用是什么？MVCC 在什么時候會使用？怎么使用？

示例表

CREATE TABLE `test`.`Untitled`  (
  `id` int(10) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `phone` char(11) NOT NULL,
  `name` varchar(255) NOT NULL,
  `age` int(3) NOT NULL,
  `country` varchar(255) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
  UNIQUE INDEX `uk_phone`(`phone`) USING BTREE,
  INDEX `idx_name`(`name`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 1 CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;
復制代碼

insert into person values (null, '1351111111', 'any', 20, '蜀');
insert into person values (null, '1351111112', 'bat', 21, '吳');
復制代碼

id phone name age country 1 1351111111 any 20 蜀 2 1351111112 bat 21 吳

MVCC

MVCC 是無鎖操作的一種實現方式，無鎖就是沒有鎖。無鎖能夠大幅度提高數據庫的并發性。它最基本的表現形式就是一致性非鎖定讀，通過 MVCC （多版本并發控制）來實現。MVCC 主要又是依靠 Read View 來實現的。

在數據庫中的每一條記錄實際都會存在三個隱藏列：

• DB_TRX_ID：該列表示此記錄的事務 ID
• DB_ROLL_PTR：該列表示一個指向回滾段的指針，實際就是指向該記錄的一個版本鏈
• DB_ROW_ID：記錄的 ID，如果有指定主鍵，那么該值就是主鍵。如果沒有主鍵，那么就會使用定義的第一個唯一索引。如果沒有唯一索引，那么就會默認生成一個值。

start transaction;
update person set age = 22 where id = 1;
update person set name = 'out' where id = 1;
commit;
復制代碼

當執行完上面兩條語句之后，但是還沒有提交事務之前，它的版本鏈如下圖所示：

而 Read View 是用來判斷每一個讀取語句有資格讀取版本鏈中的哪個記錄。所以在在讀取之前，都會生成一個 Read View。然后根據生成的 Read View 再去讀取記錄。

在事務中，只有執行插入、更新、刪除操作時才會分配到一個事務 id。如果事務只是一個單純的讀取事務，那么它的事務 id 就是默認的 0。

Read View 的結構如下：

• rw_trx_ids：表示在生成 Read View 時，當前活躍的讀寫事務數組。
• min_trx_id：表示在生成 Read View 時，當前已提交的事務號 + 1，也就是在 rw_trx_ids 中的最小事務號。
• max_trx_id：表示在生成 Read View 時，當前已分配的事務號 + 1，也就是將要分配給下一個事務的事務號。
• curr_trx_id：創建 Read View 的當前事務 id。

MySQL 會根據以下規則來判斷版本鏈中的哪個版本（記錄）是在事務中可見的：

• trx_id < min_trx_id，那么該記錄則在當前事務可見，因為修改該版本記錄的事務在當前事務生成 Read View 之前就已經提交。
• trx_id in (rw_trx_ids)，那么該記錄在當前事務不可見，因為需改該版本記錄的事務在當前事務生成 Read View 之前還未提交。
• trx_id > max_trx_id，那么該記錄在當前事務不可見，因為修改該版本記錄的事務在當前事務生成 Read View 之前還未開啟。
• trx_id = curr_trx_id，那么該記錄在當前事務可見，因為修改該版本記錄的事務就是當前事務。

例如：

我們首先步驟 1 中開啟了一個讀取事務，因為它是一個只讀事務，所以它的事務 id 為 0（以下簡稱事務 0）。緊接著我們在事務 0 中查詢 id 為 1 的記錄。此時，版本鏈如下：

注意：跟紅色表頭連接在一起的記錄都是在 B+ 樹中的，而通過 roll_ptr 指針連接的記錄都是存在于 undo log 中的。以下的所有版本鏈都是這種形式。

READ UNCOMMITTED

該隔離級別不會使用 MVCC。它只要執行 select，那么就會獲取 B+ 樹上最新的記錄。而不管該記錄的事務是否已經提交。

READ COMMITTED

在 READ COMMITTED 隔離級別下，會使用 MVCC。在開啟一個讀取事務之后，它會在每一個 select 操作之前都生成一個 Read View。

因為步驟 2 中的 select 讀取時，沒有活躍的事務，也就表明所有的事務都是已經提交了的。所以它能讀取到第一條記錄。

執行步驟 3， 開啟一個新的事務，事務 id 為 101（以下檢測事務 101）。

執行步驟 4，它修改了 id 為 1 的記錄，此時版本鏈將會變為如下：

執行步驟 5，事務 0 執行了一個 select 操作，事務 0 會生成一個 Read View。Read View 的值如下：

我們根據上面對版本鏈中的記錄可見性規則：

1. 版本鏈中的第一條記錄，它的 trx_id 不小于 min_trx_id，所以該記錄不可見。
2. 版本鏈中的第二條記錄，它的 trx_id 小于 min_trx_id，所以該記錄可見。

所以對于此次的查詢，它能獲得的記錄就是：

事務 101 在步驟 5 中執行了一個更新操作，執行步驟 6，提交該事務之后，版本鏈如下：

執行步驟 7，我們在事務 0 中執行一次 select 查詢，因為我們的隔離級別是 READ COMMITTED，所以此次查詢也會生成一個 Read View。該 Read View 的值如下：

然后根據版本鏈可見性規則：

• 因為沒有活躍的事務，可知所有事務都已經提交，所以 rw_trx_ids 為空。
• 版本鏈第 1 條記錄，它的 trx_id 小于 min_trx_id，所以此記錄可見。

那么這次的查詢可以得到的記錄如下所示：

在事務 0 執行完查詢之后，我們又開啟了一個事務 id 為 102 的新事務（以下簡稱事務 102），該事務也對 id 為 1的記錄進行了更新。

步驟 9 中的查詢自行分析。我們直接給出事務 102 執行完兩條更新語句的最終版本鏈：

執行步驟 11，根據版本鏈可見性規則，它能獲取到的記錄：

REPEATABLE READ

實際上，REPEATABLE READ 與 READ COMMITTED 的區別只有在生成 Read View 的時機上。

READ COMMITTED 是在每次執行 select 操作時，都會生成一個新的 Read View。而 REPEATABLE READ 只會在第一次執行 select 操作時生成一個 Read View，直到該事務提交之前，所有的 select 操作都是使用第一次生成的 Read View。

我們重新執行一下表中的步驟。

首先，執行到步驟 2，事務 0 開啟了事務之后，并執行一次 select 查詢。此時會生成一個 Read View。該 Read View 的結構如下：

生成的 Read View 將會一直使用，直到事務 0 提交。

所以，盡管后面的開啟了兩個事務，并且對記錄進行修改，使得最終的版本鏈變為如下所示：

但是事務 0 依然只能讀取到最開始的那條記錄，也就是：

不管事務 0 在任何時候執行 select * from person where id = 1; 讀取記錄，那么它都只會使用第一次生成的 Read View 在版本鏈中選擇可以讀取的記錄。

SERIALIZABLE

該隔離級別不會使用 MVCC。如果使用的是普通的 select 語句，它會在該語句后面加上 lock in share mode，變為一致性鎖定讀。假設一個事務讀取一條記錄，其他事務對該記錄的更改都會被阻塞。假設一個事務在更改一條記錄，其他事務對該記錄的讀取都會被阻塞。

在該隔離級別下，讀寫操作變為了串行操作。

總結

通過上面的文章，我們可以知道在 READ COMMITTED 和 REPEATABLE READ 隔離等級之下才會使用 MVCC。

但是 READ COMMITTED 和 REPEATABLE READ 使用 MVCC 的方式各不相同：

• READ COMMITTED 是在每次執行 select 操作時都會生成一次 Read View。
• REPEATABLE READ 只有在第一次執行 select 操作時才會生成 Read View，后續的 select 操作都將使用第一次生成的 Read View。

而 READ UNCOMMITTED 和 SERIALIZABLE 隔離級別不會使用 MVCC。

它們的讀取操作也不相同：

• READ UNCOMMITTED 每次執行 select 都會去讀最新的記錄。
• SERIALIZABLE 每次執行 select 操作都會在該語句后面加上 lock in share mode，使 select 變為一致性鎖定讀，將讀寫進行串行化。

原文鏈接：https://juejin.im/post/5eeafc15e51d4573fa7d5824