【MySQL】MVCC(多版本并发控制)

一、概述

　　MVCC(Multiversion Concurrency Control)，即多版本并发控制。它使得大部分支持行锁的事务引擎，不再单纯的使用行锁来进行数据库的并发控制，取而代之的是，把数据库的行锁与行的多个版本结合起来，只需要很小的开销，就可以实现非锁定读，从而大大提高数据库系统的并发性能。

二、MVCC的目的

　　使用MVCC的目的在于降低开销。

　　锁机制可以控制并发操作，但是其系统开销较大，而MVCC可以在大多数情况下代替行级锁，使用MVCC能降低其系统开销。

　　实际上，大多数的MYSQL事务型存储引擎，如InnoDB，Falcon都不仅仅使用简单的行锁机制，而是和MVCC–多版本并发控制来一起使用。

三、MVCC原理

　　MVCC可以提供基于某个时间点的快照，使得对于事务看来，总是可以提供与事务开始时刻相一致的数据，而不管这个事务执行的时间有多长。所以在不同的事务看来，同一时刻看到的相同行的数据可能是不一样的，即一个行可能有多个版本。

四、MVCC具体实现

　　InnoDB的MVCC，是通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现的，这两个列，其中一列存储行被创建的“时间”,另外一列存储行被删除的“时间”。这里的“时间”并不是实际的时间值，而是系统版本号(可以理解为事务的ID)，每当一个事务开始的时候,innodb都会给这个事务分配一个递增的版本号，所以版本号也可以被认为是事务号。

　　在repeated read的隔离级别下，具体各种数据库操作的实现：

　　1.select：满足以下两个条件innodb会返回该行数据：

　　（1）该行的创建版本号小于等于当前版本号，用于保证在select操作之前所有的操作已经执行落地。

　　（2）该行的删除版本号大于当前版本或者为空。删除版本号大于当前版本意味着有一个并发事务将该行删除了。

　　２. insert：将新插入的行的创建版本号设置为当前系统的版本号。

　　３.delete：将要删除的行的删除版本号设置为当前系统的版本号。

　　４.update：不执行原地update，而是转换成insert + delete。将旧行的删除版本号设置为当前版本号，并将新行insert同时设置创建版本号为当前版本号。

　　以上4条，写操作（insert、delete和update）执行时，需要将系统版本号递增。

五、例子

5.1 insert

begin;
INSERT INTO user(username) VALUES('jack');
INSERT INTO user(username) VALUES('hello');
commit;

插入两条数据，假设事务ID（系统版本号）为1，则创建时间列的值为1。

id	username	创建时间	删除时间
1	jack	1	undefined
2	hello	1	undefined

注：后面两列（创建时间、删除时间）是隐藏列，并不能看见，这里是示意图。

5.2 delete

DELETE FROM user WHERE id=1;

删除操作的时候，把事务版本号作为删除版本号，此时为2.

id	username	创建时间	删除时间
1	jack	1	2
2	hello	1	undefined

5.3 update

UPDATE user SET username='world' WHERE id=2;

不执行update，而是转换成insert + delete，先标记旧的那行记录为已删除，并且删除版本号是事务版本号，然后插入一行新的记录的方式。事务ID为3。

id	username	创建时间	删除时间
1	jack	1	2
2	hello	1	3
2	world	3	undefined

5.4 select

SELECT * FROM user

当前版本号为4，所以按照select的两个条件返回结果如下：

id	username	创建时间	删除时间
2	world	3	undefined

5.5 综合示例

　　下面来看一个综合一点的例子：有两个事务，事务ID分别为5,6。

事务5：

SELECT * FROM user WHERE id=2;

事务6：

UPDATE user SET username='Tom' WHERE id=2;

假设事务5还未执行完毕，而事务6已经执行完毕，此时表中数据为：

id	username	创建时间	删除时间
1	jack	1	2
2	hello	1	3
2	world	3	6
2	Tom	6	undefined

然后事务5执行完毕，因为username=Tom那行的创建时间6>当前版本号5，而username=world那行的创建时间3>当前版本号>删除时间，由select的两个条件，得到的结果为：

id	username	创建时间	删除时间
2	world	3	6

　　从上面这个例子我们可以简单地理解下MVCC如何代替锁的（并不准确）。

　　如果使用锁，上面的操作如何进行？首先，事务5占用锁并执行，事务6阻塞，事务5执行完毕后得到查询结果并释放锁，事务6得到锁并执行自身的update操作。整个过程使用锁机制控制并发操作，但是其系统开销较大。

　　而使用MVCC，通过版本检查，只获得自己需要的数据版本。我们不需要承担锁机制的开销，却能达到同样的效果。

六、MVCC的优缺点

优点：降低其系统开销。在读取数据的时候，innodb几乎不用获得任何锁，每个查询都通过版本检查，只获得自己需要的数据版本，从而大大提高了系统的并发度。

缺点：为了实现多版本，innodb必须对每行增加相应的字段来存储版本信息，同时需要维护每一行的版本信息，而且在检索行的时候，需要进行版本的比较，因而降低了查询的效率；innodb还必须定期清理不再需要的行版本，及时回收空间，这也增加了一些开销。

参考资料

innodb 多版本并发控制原理详解

轻松理解MYSQL MVCC 实现机制

MVCC浅析

mysql的mvcc（多版本并发控制）