摘要：本文学习了InnoBD存储引擎独有的多版本并发控制机制。
环境
CentOS Linux release 7.6.1810
MySQL 5.7.40
1 简介
1.1 说明
在使用锁机制的情况下，只有读读支持并发，读写、写读、写写都会被阻塞，虽然解决了并发问题，但会导致性能严重下降。
为了在解决并发问题的同时兼顾数据库的性能，引入了MVCC机制，在不使用锁机制的情况下，也能解决读写和写读的并发问题。
MVCC机制的全称为Multi-Version Concurrency Control，即多版本并发控制，主要是为了提升数据库的并发性能，使用比锁机制更好的方式解决了读写和写读的并发问题，从而确保了任何时刻的读操作都是非阻塞的。
在MySQL数据库中只有InnoDB引擎实现了MVCC机制。
1.2 作用
在RC读已提交中，MVCC机制解决了写读的并发问题，即解决了脏读的问题。
在RR可重复读中，MVCC机制解决了读写的并发问题，即解决了不可重复读的问题。
2 原理
2.1 说明
在InnoDB引擎中，MVCC机制的实现主要靠表中的三个隐藏字段，以及Undo日志和Read视图实现的。
当前事务在执行查询语句时，会生成Read视图，根据Read视图判断查询当前表还是查询Undo日志，不同的事务生成不同的Read视图，可能查询当前表也可能查询Undo日志。
快照读和当前读：
- 把通过Undo日志进行的查询操作称为快照读，无锁的查询操作有可能会执行快照读。
- 把通过当前表进行的查询操作称为当前读，有锁的操作都会执行当前读。
2.2 概念
2.2.1 隐藏字段
在创建表时，除了创建显示定义的字段，还会默认创建隐藏字段：
- trx_id：事务ID，记录最近修改和插入这条记录的事务ID，事务ID遵循递增机制。
- roll_pointer：回滚指针，记录最近修改这条记录的上一版本，通过这个字段可以在Undo日志中找到最近的历史版本。
- row_id：隐藏主键，如果数据表没有主键，InnoDB会在这个字段创建聚簇索引。
- deleted_bit：删除标识，删除时将其标记为删除，事务提交后会有线程将标记为删除的数据彻底删除，事务回滚后恢复原值，避免频繁修改索引树的结构。
2.2.2 Undo日志
Undo日志可以看做一个版本链，用于保存修改和插入的历史版本，节点可以看做表中记录的拷贝，通过roll_pointer字段行成链式结构。
在执行快照读时，会根据roll_pointer遍历版本链，直到找到符合要求的历史版本。
2.2.3 Read视图
在执行查询操作时，MVCC会生成一个Read视图，可以看做一个事务快照，当前系统中活跃的事务对应的Read视图组成一个快照列表。
因为事务ID是按先后顺序生成的，所以比较要查询的记录的trx_id字段上的事务ID和Read视图列表中的事务ID即可判断数据的来源：
- 如果trx_id小于Read视图列表的最小值，说明最近更新这条记录的事务发生在过去已提交，执行当前读。
- 如果trx_id在Read视图列表范围中，需要进一步判断：
- 如果在Read视图列表中能找到trx_id则表示事务未提交，执行快照读。
- 如果在Read视图列表中找不到trx_id则表示事务已提交，执行当前读。
- 如果trx_id大于Read视图列表的最小值，说明最近更新这条记录的事务发生在未来未提交，执行快照读。
2.3 分析
2.3.1 查询操作
执行查询操作时，生成Read视图，对比数据行上的trx_id字段，进行当前读或者快照读。
在快照读时，如果找到的历史版本的删除标志字段不为空，并且删除事务已提交，说明记录已被删除，不需要返回数据。
对于RC读已提交，同一个事务中的每次查询都会创建Read视图，解决更新时读取产生的脏读的问题，不能解决读取时更新产生的不可重复读的问题。
对于RR可重复读，同一个事务中只有第一次查询会创建Read视图，以后的查询都会使用已有的Read视图，解决读取时更新产生的不可重复读的问题。
2.3.2 插入操作
复制新纪录到Undo日志，当事务提交时删除此条Undo日志，当事务回滚时反向操作然后删除和事务有关的Undo日志。
插入记录，trx_id字段保存当前事务ID，roll_pointer字段为空。
2.3.3 修改操作
复制原记录到Undo日志。
修改记录，trx_id字段保存当前事务ID，roll_pointer字段保存Undo日志。
2.3.4 删除操作
复制原记录到Undo日志。
修改记录，trx_id字段保存当前事务ID，roll_pointer字段保存Undo日志，删除标志设为true。
2.4 总结
当一个事务尝试修改数据时，会将旧数据放入Undo日志中，用于实现多版本控制。
当一个事务尝试查询数据时，会创建Read视图，用于查看历史数据。
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