1 為什么需要MVCC

• 用來進行事務回滾操作；

• 有事務存在讀寫沖突時，也能做到不加鎖，非阻塞并發讀

2 undolog

2.1 undolog定義

在InnoDB中的每一條記錄實際都會存在三個隱藏列：

• DB_TRX_ID：事務 ID，是根據事務產生時間順序自動遞增的，是獨一無二的。如果某個事務執行過程中對該記錄執行了增、刪、改操作，那么InnoDB存儲引擎就會記錄下該條事務的 id。

• DB_ROLL_PTR：回滾指針，本質上就是一個指向記錄對應的undo log的一個指針，InnoDB 通過這個指針找到之前版本的數據

• DB_ROW_ID：主鍵，如果有自定義主鍵，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隱藏列作為主鍵。

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版本V1、V2并不是物理上真實存在的，而是每次需要的時候根據當前版本和undo log計算出來的。比如，需要V1的時候，就是通過V3依次執行U2、U1算出來。

可以將這些 undo 日志都連起來，串成一個鏈表，形成版本鏈。版本鏈的頭節點就是當前記錄最新的值。

2.2 undo log分類

• Insert undo log ：insert生成的日志，僅在事務回滾中需要，并且可以在事務提交后立即丟棄。

• Update undo log：update/delete生成的日志，除了用于事務回滾，還用于一致性讀取，只有不存在innodb為其分配快照的事務之后才能丟棄它們，在一致讀取中可能需要update undo log中的信息來構建數據庫行的早期版本。

2.3 數據刪除

刪除操作實際上不會直接刪除，而只是標記為刪除，最終的刪除操作是purge線程完成的

purge線程作用

1、清理undo log

2、清除page里面帶有Delete_Bit標識的數據行。在InnoDB中，事務中的Delete操作實際上并不是真正的刪除掉數據行，而是一種Delete Mark操作，在記錄上標識刪除，真正的刪除工作需要后臺purge線程去完成。

2.4 更新主鍵

聚簇索引和二級索引都無法進行in place update，都會產生兩個版本

update分兩步執行，先刪除該行，再插入一行目標行

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2.5 更新非主鍵

聚簇索引可以in place update，二級索引產生兩個版本

聚簇索引記錄undo log，二級索引不記錄undo log

更新二級索引，同時需要判斷是否修改索引頁面的MAX_TRX_ID

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2.6 刪除操作

刪除操作實際上不會直接刪除，而只是標記為刪除，最終的刪除操作是purge線程完成的

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3 Read View

Read View是InnoDB在實現MVCC時用到的一致性讀視圖，用于支持讀提交和可重復讀隔離級別的實現，作用是執行期間判斷版本鏈中的哪個版本是當前事務可見的。

本質上是InnoDB為每個事務構造了一個數組，用來保存當前正在活躍（啟動了但還沒提交）的所有事務ID。

數組里面事務ID的最小值記為低水位，當前系統里面已經創建過的事務ID的最大值加1記為高水位；這個視圖數組和高水位，就組成了當前事務的一致性視圖（read-view）。

對于以上事務：

1. 如果在「已提交事務」部分，表示這個版本是已提交的事務或者是當前事務自己生成的，這個數據對當前事務是可見的；

2. 如果落在「未開啟事務」部分，表示這個版本是由將來啟動的事務生成的，是肯定不可見的；

3. 如果落在「未提交」部分，那就包括兩種情況
   a. 若當前版本的trx_id在一致性試圖中，表示這個版本是由還沒提交的事務生成的，不可見；
   b. 若當前版本的trx_id不在一致性試圖中，表示這個版本是已經提交了的事務生成的，可見。

3 MVCC的工作原理

3.1 MVCC查詢的工作流程

3.1.1 查詢主鍵索引

生成Read View讀視圖

通過主鍵查找記錄，根據記錄里的DB_TRX_ID與Read View讀視圖進行可見性判斷

配合DB_ROLL_PTR回滾指針和undo log來找到當前事務可見的數據記錄

3.1.2 查詢二級索引

由于二級索引由于沒有三個隱藏列（DB_TRX_ID，DB_ROLL_PTR，DB_ROW_ID）如何實現一致讀，可重復讀？

更新二級索引列時，舊的二級索引記錄將被刪除標記（并非真正的刪除），新記錄將被插入；

如果二級索引記錄被標記為刪除，或者二級索引頁被更新的事務更新，則不使用覆蓋索引技術（要通過聚族索引查找正確版本）。

如果啟用了索引條件下推（ICP）優化，首先會通過索引下推過濾掉不符合要求的行，來避免使用聚集索引查找。如果找到匹配的記錄，即使在刪除標記的記錄中，InnoDB也會在聚集索引中查找該記錄。

具體查詢步驟：

• 生成Read View讀視圖

• 比較讀視圖的up_limit_id與MAX_TRX_ID大小

  • 如果MAX_TRX_ID **小于 **本次Read View的up_limit_id，則全部可見，過濾記錄中的有效記錄

  • 否則，無法通過二級索引判斷可見性，需要一次遍歷每條記錄，反查到聚簇索引記錄，通過聚簇索引記錄來判斷可見性

3.2 MVCC與隔離級別

MVCC 只在 **Read Commited（讀已提交） 和 Repeatable Read（可重讀讀） **兩種隔離級別下工作。

• 在RC隔離級別下，是每個快照讀都會生成并獲取最新的Read View，這就是我們在RC級別下的事務中可以看到別的事務提交的更新的原因

• 在RR隔離級別下，則是同一個事務中的第一個快照讀才會創建Read View, 之后的快照讀獲取的都是同一個Read View，從而做到可重復讀

3.3 mvcc能否解決幻讀

幻讀：在一次事務里面，多次查詢之后，結果集的個數不一致的情況叫做幻讀。而多出來或者少的哪一行被叫做幻行。

• 在快照讀讀情況下，mysql通過mvcc來避免幻讀。

• 在當前讀讀情況下，mysql通過next-key來避免幻讀。

• 不能把快照讀和當前讀得到的結果不一樣這種情況認為是幻讀，這是兩種不同的使用。所以mysql的rr級別是解決了幻讀的。