1 什么是MVCC 

      MVCC全称是: Multiversion concurrency control
,多版本并发控制,提供并发访问数据库时,对事务内读取的到的内存做处理,用来避免写操作堵塞读操作的并发问题。

 

      举个例子,程序员A正在读数据库中某些内容,而程序员B正在给这些内容做修改(假设是在一个事务内修改,大概持续10s左右),A在这10s内
则可能看到一个不一致的数据,在B没有提交前,如何让A能够一直读到的数据都是一致的呢?

 

      有几种处理方法,第一种:
基于锁的并发控制,程序员B开始修改数据时,给这些数据加上锁,程序员A这时再读,就发现读取不了,处于等待情况,只能等B操作完才能读数据,这保证A不会读到一个不一致的数据,但是这个会影响程序的运行效率。还有一种就是:MVCC,每个用户连接数据库时,看到的都是某一特定时刻的数据库快照,在B的事务没有提交之前,A始终读到的是某一特定时刻的数据库快照,不会读到B事务中的数据修改情况,直到B事务提交,才会读取B的修改内容。

      

     
一个支持MVCC的数据库,在更新某些数据时,并非使用新数据覆盖旧数据,而是标记旧数据是过时的,同时在其他地方新增一个数据版本。因此,同一份数据有多个版本存储,但只有一个是最新的。

 

      MVCC提供了 时间一致性的
处理思路,在MVCC下读事务时,通常使用一个时间戳或者事务ID来确定访问哪个状态的数据库及哪些版本的数据。读事务跟写事务彼此是隔离开来的,彼此之间不会影响。假设同一份数据,既有读事务访问,又有写事务操作,实际上,写事务会新建一个新的数据版本,而读事务访问的是旧的数据版本,直到写事务提交,读事务才会访问到这个新的数据版本。

 

     
MVCC有两种实现方式,第一种实现方式是将数据记录的多个版本保存在数据库中,当这些不同版本数据不再需要时,垃圾收集器回收这些记录。这个方式被PostgreSQL和Firebird/Interbase采用,SQL
Server使用的类似机制,所不同的是旧版本数据不是保存在数据库中,而保存在不同于主数据库的另外一个数据库tempdb中。第二种实现方式只在数据库保存最新版本的数据,但是会在使用undo时动态重构旧版本数据,这种方式被Oracle和MySQL/InnoDB使用。

 

2、InnoDB的MVCC实现机制

  MVCC可以认为是行级锁的一个变种,它可以在很多情况下避免加锁操作,因此开销更低。MVCC的实现大都都实现了非阻塞的读操作,写操作也只锁定必要的行。InnoDB的MVCC实现,是通过保存数据在某个时间点的快照来实现的。
一个事务,不管其执行多长时间,其内部看到的数据是一致的。也就是事务在执行的过程中不会相互影响。下面我们简述一下MVCC在InnoDB中的实现。

  InnoDB的MVCC,
通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现:一个保存了行的创建时间,一个保存行的过期时间(删除时间),当然,这里的时间并不是时间戳,而是系统版本号,每开始一个新的事务,系统版本号就会递增
。在RR隔离级别下,MVCC的操作如下:

* select操作。
* InnoDB只查找版本早于(包含等于)当前事务版本的数据行。可以确保事务读取的行,要么是事务开始前就已存在,或者事务自身插入或修改的记录。
* 行的删除版本要么未定义,要么大于当前事务版本号。可以确保事务读取的行,在事务开始之前未删除。
* insert操作。将新插入的行保存当前版本号为行版本号。
* delete操作。将删除的行保存当前版本号为删除标识。
*
update操作。变为insert和delete操作的组合,insert的行保存当前版本号为行版本号,delete则保存当前版本号到原来的行作为删除标识。
  由于旧数据并不真正的删除,所以必须对这些数据进行清理,innodb会开启一个后台线程执行清理工作,具体的规则是将删除版本号小于当前系统版本的行删除
,这个过程叫做purge。

 

3、简单的小例子
create table yang( id int primary key auto_increment, name varchar(20)); }
  假设系统的版本号从1开始.

INSERT

  InnoDB为新插入的每一行保存当前系统版本号作为版本号. 
  第一个事务ID为1;
start transaction; insert into yang values(NULL,'yang') ; insert into yang
values(NULL,'long'); insert into yang values(NULL,'fei'); commit;
  对应在数据中的表如下(后面两列是隐藏列,我们通过查询语句并看不到)

 

SELECT
 InnoDB会根据以下两个条件检查每行记录:

  a.InnoDB只会查找版本早于当前事务版本的数据行(也就是,行的系统版本号小于或等于事务的系统版本号),这样可以确保事务读取的行,要么是在事务开始前已经存在的,要么是事务自身插入或者修改过的.
  b.行的删除版本要么未定义,要么大于当前事务版本号,这可以确保事务读取到的行,在事务开始之前未被删除.
 只有a,b同时满足的记录,才能返回作为查询结果.

 

DELETE
 InnoDB会为删除的每一行保存当前系统的版本号(事务的ID)作为删除标识.
  看下面的具体例子分析:
  第二个事务,ID为2;
start transaction; select * from yang; //(1) select * from yang; //(2) commit;
 假设1

  假设在执行这个事务ID为2的过程中,刚执行到(1),这时,有另一个事务ID为3往这个表里插入了一条数据; 
  第三个事务ID为3;
start transaction; insert into yang values(NULL,'tian'); commit;
  这时表中的数据如下:

  然后接着执行事务2中的(2),由于id=4的数据的创建时间(事务ID为3),执行当前事务的ID为2,而InnoDB只会查找事务ID小于等于当前事务ID的数据行,所以id=4的数据行并不会在执行事务2中的(2)被检索出来,在事务2中的两条select
语句检索出来的数据都只会下表:

 假设2

  假设在执行这个事务ID为2的过程中,刚执行到(1),假设事务执行完事务3后,接着又执行了事务4; 
  第四个事务:
start transaction; delete from yang where id=1; commit;
  此时数据库中的表如下:

  接着执行事务ID为2的事务(2),根据SELECT
检索条件可以知道,它会检索创建时间(创建事务的ID)小于当前事务ID的行和删除时间(删除事务的ID)大于当前事务的行,而id=4的行上面已经说过,而id=1的行由于删除时间(删除事务的ID)大于当前事务的ID,所以事务2的(2)select
* from yang也会把id=1的数据检索出来.所以,事务2中的两条select 语句检索出来的数据都如下:

 

UPDATE
  InnoDB执行UPDATE,实际上是新插入了一行记录,并保存其创建时间为当前事务的ID,同时保存当前事务ID到要UPDATE的行的删除时间.

 假设3
  假设在执行完事务2的(1)后又执行,其它用户执行了事务3,4,这时,又有一个用户对这张表执行了UPDATE操作:
  第5个事务:
start transaction; update yang set name='Long' where id=2; commit;
  根据update的更新原则:会生成新的一行,并在原来要修改的列的删除时间列上添加本事务ID,得到表如下:

  继续执行事务2的(2),根据select 语句的检索条件,得到下表:

  还是和事务2中(1)select 得到相同的结果.

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