【mysql】關於innodb中MVCC的一些理解

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一、MVCC簡介

MVCC (Multiversion Concurrency Control)，即多版本並發控制技術,它使得大部分支援行鎖的事務引擎，不再單純的使用行鎖來進行資料庫的並發控制，取而代之的是把資料庫的行鎖與行的多個版本結合起來，只需要很小的開銷,就可以實現非鎖定讀，從而大大提高資料庫系統的並發效能

讀鎖：也叫共用鎖定、S鎖，若事務T對資料對象A加上S鎖，則事務T可以讀A但不能修改A，其他事務只能再對A加S鎖，而不能加X鎖，直到T釋放A上的S 鎖。這保證了其他事務可以讀A，但在T釋放A上的S鎖之前不能對A做任何修改。

寫鎖：又稱獨佔鎖定、X鎖。若事務T對資料對象A加上X鎖，事務T可以讀A也可以修改A，其他事務不能再對A加任何鎖，直到T釋放A上的鎖。這保證了其他事務在T釋放A上的鎖之前不能再讀取和修改A。

表鎖：操作對象是資料表。Mysql大多數鎖策略都支援(常見mysql innodb)，是系統開銷最低但並發性最低的一個鎖策略。事務t對整個表加讀鎖，則其他事務可讀不可寫，若加寫鎖，則其他事務增刪改都不行。

行級鎖：操作對象是資料表中的一行。是MVCC技術用的比較多的，但在MYISAM用不了，行級鎖用mysql的儲存引擎實現而不是mysql伺服器。但行級鎖對系統開銷較大，處理高並發較好。

二、MVCC實現原理

innodb MVCC主要是為Repeatable-Read交易隔離等級做的。在此隔離等級下，A、B用戶端所示的資料相互隔離，互相更新不可見

瞭解innodb的行結構、Read-View的結構對於理解innodb mvcc的實現由重要意義

innodb儲存的最基本row中包含一些額外的儲存資訊 DATA_TRX_ID，DATA_ROLL_PTR，DB_ROW_ID，DELETE BIT

• 6位元組的DATA_TRX_ID 標記了最新更新這條行記錄的transaction id，每處理一個事務，其值自動+1

• 7位元組的DATA_ROLL_PTR 指向目前記錄項的rollback segment的undo log記錄，找之前版本的資料就是通過這個指標

• 6位元組的DB_ROW_ID，當由innodb自動產生叢集索引時，叢集索引包括這個DB_ROW_ID的值，否則叢集索引中不包括這個值.，這個用於索引當中

• DELETE BIT位用於標識該記錄是否被刪除，這裡的不是真正的刪除資料，而是標誌出來的刪除。真正意義的刪除是在commit的時候

具體的執行過程

begin->用獨佔鎖定鎖定該行->記錄redo log->記錄undo log->修改當前行的值，寫事務編號，復原指標指向undo log中的修改前的行

上述過程確切地說是描述了UPDATE的事務過程，其實undo log分insert和update undo log，因為insert時，原始的資料並不存在，所以復原時把insert undo log丟棄即可，而update undo log則必須遵守上述過程

下面分別以select、delete、 insert、 update語句來說明

SELECT

Innodb檢查每行資料，確保他們符合兩個標準：

1、InnoDB只尋找版本早於當前事務版本的資料行(也就是資料行的版本必須小於等於事務的版本)，這確保當前事務讀取的行都是事務之前已經存在的，或者是由當前事務建立或修改的行

2、行的刪除操作的版本一定是未定義的或者大於當前事務的版本號碼，確定了當前事務開始之前，行沒有被刪除

符合了以上兩點則返回查詢結果。

INSERT

InnoDB為每個新增行記錄當前系統版本號碼作為建立ID。

DELETE

InnoDB為每個刪除行的記錄當前系統版本號碼作為行的刪除ID。

UPDATE

InnoDB複製了一行。這個新行的版本號碼使用了系統版本號碼。它也把系統版本號碼作為了刪除行的版本。

說明

insert操作時 “建立時間”=DB_ROW_ID，這時，“刪除時間 ”是未定義的；

update時，複製新增行的“建立時間”=DB_ROW_ID，刪除時間未定義，舊資料行“建立時間”不變，刪除時間=該事務的DB_ROW_ID；

delete操作，相應資料行的“建立時間”不變，刪除時間=該事務的DB_ROW_ID；

select操作對兩者都不修改，唯讀相應的資料

三、對於MVCC的總結上述更新前建立undo log，根據各種策略讀取時非阻塞就是MVCC，undo log中的行就是MVCC中的多版本，這個可能與我們所理解的MVCC有較大的出入，一般我們認為MVCC有下面幾個特點：

• 每行資料都存在一個版本，每次資料更新時都更新該版本
• 修改時Copy出目前的版本隨意修改，各個事務之間無幹擾
• 儲存時比較版本號碼，如果成功（commit），則覆蓋原記錄；失敗則放棄copy（rollback）

就是每行都有版本號碼，儲存時根據版本號碼決定是否成功，聽起來含有樂觀鎖的味道，而Innodb的實現方式是：

• 事務以獨佔鎖定的形式修改未經處理資料
• 把修改前的資料存放於undo log，通過復原指標與主要資料關聯
• 修改成功（commit）啥都不做，失敗則恢複undo log中的資料（rollback）

二者最本質的區別是，當修改資料時是否要獨佔鎖定定，如果鎖定了還算不算是MVCC？  Innodb的實現真算不上MVCC，因為並沒有實現核心的多版本共存，undo log中的內容只是序列化的結果，記錄了多個事務的過程，不屬於多版本共存。但理想的MVCC是難以實現的，當事務僅修改一行記錄使用理想的MVCC模式是沒有問題的，可以通過比較版本號碼進行復原；但當事務影響到多行資料時，理想的MVCC據無能為力了。 比如，如果Transaciton1執行理想的MVCC，修改Row1成功，而修改Row2失敗，此時需要復原Row1，但因為Row1沒有被鎖定，其資料可能又被Transaction2所修改，如果此時復原Row1的內容，則會破壞Transaction2的修改結果，導致Transaction2違反ACID。 理想MVCC難以實現的根本原因在於企圖通過樂觀鎖代替二段提交。修改兩行資料，但為了保證其一致性，與修改兩個分布式系統中的資料並無區別，而二提交是目前這種情境保證一致性的唯一手段。二段提交的本質是鎖定，樂觀鎖的本質是消除鎖定，二者矛盾，故理想的MVCC難以真正在實際中被應用，Innodb只是借了MVCC這個名字，提供了讀的非阻塞而已。 

參考文章

https://www.percona.com/blog/2014/12/17/innodbs-multi-versioning-handling-can-be-achilles-heel/
http://www.xdata.me/?p=289
http://blogread.cn/it/article/5969
http://blog.csdn.net/chen77716/article/details/6742128
http://blog.chinaunix.net/link.php?url=http://forge.mysql.com%2Fwiki%2FMySQL_Internals

【mysql】關於innodb中MVCC的一些理解