技术干货 | 图文结合带你搞懂InnoDB MVCC机制！
2022.12.02前情提要 当前读 快照读 什么是MVCC 三个隐藏字段 Undo Log回滚日志 MVCC版本链 ReadView读视图 不同隔离级别下MVCC分析 READ-COMMITTED隔离级别 REPEATABLE-READ隔离级别
前情提要
事务有四大特性ACID分别是：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）
其中隔离性是通过数据库的锁加上MVCC(多版本并发控制)来保证的。
在介绍MVCC之前先来了解一下当前读和快照读。
当前读
当前读读取的是记录的最新版本。同时在读取的时候还要保证其他的并发事务不能更改当前记录，那么当前读会对它要读取的记录进行加锁。不同的操作会加上不同类型的锁，如：SELECT ... LOCK IN SHARE MODE(共享锁)，SELECT ... FOR UPDATE、UPDATE、INSERT、 DELETE(排他锁)。
快照读
简单的不加锁的SELECT就是快照读，快照读读取的是快照生成时的数据，不一定是最新的数据，它是不加锁的非阻塞读。而不同隔离级别下，创建快照的时机也不同：
READ-COMMITTED(读已提交)：事务每次SELECT时创建ReadViewREPEATABLE-READ(可重复读)：事务第一次SELECT时创建ReadView，后续一直使用
在MySQL默认隔离级别(REPEATABLE-READ)下，快照读保证了数据的可重复读。
什么是MVCC
MVCC全称Multi-Version Concurrency Control，即多版本并发控制。它是一种并发控制的方法，它可以维护一个数据的多个版本，用更好的方式去处理读写冲突，做到即使有读写冲突也能不加锁。MySQL中MVCC的具体实现，还需要依赖于表中的三个隐藏字段、Undo Log日志以及ReadView。
三个隐藏字段
mysql> SHOW CREATE TABLE stu \G;
*************************** 1. row ***************************
Table: stu
Create Table: CREATE TABLE `stu` (
`id` int NOT NULL,
`name` varchar(10) NOT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci
1 row in set (0.00 sec)
mysql> SELECT * FROM stu;
+----+--------+
| id | name |
+----+--------+
| 1 | b |
| 2 | f |
+----+--------+
当创建了上述这张表后，我们在查看表结构时只能看到id、name字段，实际上除了这两个字段外，InnoDB引擎还自动为我们添加了三个隐藏字段，见下表：
字段 含义 DB_TRX_ID 最近修改事务ID，记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID。 DB_ROLL_PTR 回滚指针，指向这条记录的上一个版本，用于配合Undo Log，指向上一个版本。 DB_ROW_ID 隐藏主键，如果表结构没有指定主键，将会生成该隐藏字段。
我们可以使用ibd2sdi工具来从表空间文件中提取序列化的字典信息（SDI），来验证一下这三个隐藏字段是否存在。
["ibd2sdi"
,
{
"type": 1,
"id": 402,
"object":
{
"mysqld_version_id": 80025,
"dd_version": 80023,
"sdi_version": 80019,
"dd_object_type": "Table",
"dd_object": {
"name": "stu",
"mysql_version_id": 80025,
"created": 20220919023413,
"last_altered": 20220919023413,
"hidden": 1,
"options": "avg_row_length=0;encrypt_type=N;explicit_encryption=0;key_block_size=0;keys_disabled=0;pack_record=1;stats_auto_recalc=0;stats_sample_pages=0;",
"columns": [
{
"name": "id",
"type": 4,
"is_nullable": false,
"is_zerofill": false,
"is_unsigned": false,
"is_auto_increment": false,
"is_virtual": false,
"hidden": 1,
···省略
},
{
"name": "name",
"type": 16,
"is_nullable": false,
"is_zerofill": false,
"is_unsigned": false,
"is_auto_increment": false,
"is_virtual": false,
"hidden": 1,
···省略
},
{
"name": "DB_TRX_ID", #最近修改事务ID
"type": 10,
"is_nullable": false,
"is_zerofill": false,
"is_unsigned": false,
"is_auto_increment": false,
"is_virtual": false,
"hidden": 2,
···省略
},
{
"name": "DB_ROLL_PTR", #回滚指针
"type": 9,
"is_nullable": false,
"is_zerofill": false,
"is_unsigned": false,
"is_auto_increment": false,
"is_virtual": false,
"hidden": 2,
···省略
}
],
注意：因为这张表里已经指定了主键为id列，所以不会生成隐藏主键DB_ROW_ID列。
Undo Log回滚日志
回滚日志，在增、改、删操作的时候产生的便于数据回滚的日志。当INSERT操作的时候，产生的回滚日志在事务提交后可被立即删除。而UPDATE和DELETE操作的时候，产生的Undo Log日志不仅在进行数据回滚时需要，在进行快照读时也需要，所以不会立即被删除。
Undo Log详情可见文章：图文结合带你搞定MySQL日志之Undo log(回滚日志)
MVCC版本链
当有多个并发事务操作一行数据时，对这行数据的修改会产生多个版本，多个版本通过上述的一个隐藏字段DB_ROLL_PTR回滚指针指向Undo Log数据地址形成一个链表，即MVCC版本链。
ReadView读视图
ReadView读视图是快照读SQL执行时MVCC提取数据的依据，记录并维护系统当前活跃的事务（未提交的）id。
上面讲过Undo Log和MVCC版本链，一条数据经过多次修改会产生多个版本，而快照读是根据不同时机创建的快照获取数据的，那么快照读SQL在执行时该读取那个版本的数据就是靠ReadViw读视图来决定的。
ReadView读视图中包含了四个核心字段，也是读取数据的判断依据：
字段 含义 m_ids 当前活跃的事务ID集合 min_trx_id 最小活跃事务ID max_trx_id 预分配事务ID，当前最大事务ID+1（因为事务ID是自增的） creator_trx_id ReadView创建者的事务ID
ReadView一共有四种匹配规则：
条件 能否访问 说明 trx_id == creatro_trx_id 可以访问该版本 成立，说明数据是当前这个事务更改的。 trx_id < min_trx_id 可以访问该版本 成立，说明数据已经提交了。 trx_id > max_trx_id 不可以访问该版本 成立，说明该事务是在ReadView生成后才开启的。 min_trx_id <= trx_id <= max_trx_id 如果trx_id不在m_ids中，那么可以访问该版本 成立，说明数据已经提交。
不同隔离级别下MVCC分析
READ-COMMITTED隔离级别
前面有提到过在READ-COMMITTED隔离级别下事务在每次快照读SQL执行时创建ReadView，每次创建的ReadView的四个字段对应的值也是不同的，所以在READ-COMMITTED隔离级别下每次快照读SQL获取的数据可能也是不同的。
下面通过一个READ-COMMITTED隔离级别下并发事务的案例来详细看看：
现有四个并发事务同时访问一条数据：
在上述并发事务中，事务5查询了两次id为1的数据，因为当前的隔离级别设置为了READ-COMMITTED，事务在每次快照读SQL执行时创建一个ReadView，每次生成的ReadView中的四个字段值都不同。那么三次快照读都会根据生成的ReadView中的字段进行规则匹配，从而决定返回的数据。接下来看看流程：
事务5第一次快照读解读
事务5第一次进行查询时生成的ReadView以及原数据如下图：
在匹配版本数据前，先与表中数据进行匹配：
该数据对应的DB_TRX_ID为3，此时MVCC就会通过ReadView带着这条数据去进行规则匹配：
首先是第一条规则
db_trx_id == creator_trx_id，db_trx_id(3)不等于creator_trx_id(5)故不成立；第二条规则
db_trx_id < min_trx_id，db_trx_id(3)不小于min_trx_id(3)故不成立；第三条规则
db_trx_id > max_trx_id，db_trx_id(3)小于max_trx_id(6)故不成立；第四条规则
min_trx_id <= db_trx_id <= max_trx_id，db_trx_id(3)在min_trx(3)与max_trx_id(6)之间，但是同时处于m_ids(3,4,5)集合之中故也不成立。
经过这次匹配，表中最新的数据无法匹配，故要与MVCC版本链中最上面的数据进行规则匹配
与MVCC版本链中最上方的版本进行匹配：
第一条规则db_trx_id(2)不等于creator_trx_id(5)故不成立；
第二条规则db_trx_id(2)小于min_trx_id(3)，该版本的数据满足匹配规则中的第二条，说明数据已经提交，此时匹配将终止并返回这个版本对应的数据。
事务5第二次快照读
因为当前事务的隔离级别为READ-COMMITTED(读已提交)，所以在每次快照读的时候都会创建一个ReadView，所以事务5第二次进行查询时生成的ReadView以及原数据如下图：
在匹配版本数据前，先与表中数据进行匹配：
该数据对应的DB_TRX_ID为4，此时MVCC就会通过ReadView带着这条数据去进行规则匹配：
首先是第一条规则
db_trx_id == creator_trx_id，db_trx_id(4)不等于creator_trx_id(5)故不成立；第二条规则
db_trx_id < min_trx_id，db_trx_id(4)不小于min_trx_id(4)故不成立；第三条规则
db_trx_id > max_trx_id，db_trx_id(4)小于max_trx_id(6)故不成立；第四条规则
min_trx_id <= db_trx_id <= max_trx_id，db_trx_id(4)在min_trx(4)与max_trx_id(6)之间，但是同时处于m_ids(4,5)集合之中故也不成立。
经过这次匹配，表中最新的数据无法匹配，故要与MVCC版本链中最上面的数据进行规则匹配
与MVCC版本链中最上方的版本进行匹配：
第一条规则db_trx_id(3)不等于creator_trx_id(5)故不成立；
第二条规则db_trx_id(3)小于min_trx_id(4)，该版本的数据满足匹配规则中的第二条，说明数据已经提交，此时匹配将终止并返回这个版本对应的数据。
REPEATABLE-READ级别
现在来看看REPEATABLE-READ可重复读隔离级别有什么不同的地方。同样，有四个并发事务同时访问一条数据：
在上述并发事务中，事务5查询了两次id为1的数据，因为当前的隔离级别设置为了REPEATABLE-READ，事务在第一次快照读SQL执行时创建ReadView，后续该事务所有的快照读都复用该ReadView。接下来看看流程：
事务5第一次快照读解读
事务5第一次进行查询时生成的ReadView以及原数据如下图：
在匹配版本数据前，先与表中数据进行匹配：
该数据对应的DB_TRX_ID为3，此时MVCC就会通过ReadView带着这条数据去进行规则匹配：
首先是第一条规则
db_trx_id == creator_trx_id，db_trx_id(3)不等于creator_trx_id(5)故不成立；第二条规则
db_trx_id < min_trx_id，db_trx_id(3)不小于min_trx_id(3)故不成立；第三条规则
db_trx_id > max_trx_id，db_trx_id(3)小于max_trx_id(6)故不成立；第四条规则
min_trx_id <= db_trx_id <= max_trx_id，db_trx_id(3)在min_trx(3)与max_trx_id(6)之间，但是同时处于m_ids(3,4,5)集合之中故也不成立。
经过这次匹配，表中最新的数据无法匹配，故要与MVCC版本链中最上面的数据进行规则匹配
与MVCC版本链中最上方的版本进行匹配：
第一条规则db_trx_id(2)不等于creator_trx_id(5)故不成立；
第二条规则db_trx_id(2)小于min_trx_id(3)，该版本的数据满足匹配规则中的第二条，说明数据已经提交，此时匹配将终止并返回这个版本对应的数据。
事务5第二次快照读解读
因为当前事务的隔离级别为REPEATABLE-READ(可重复读)，所以第二次快照读也会沿用第一次快照读时创建的ReadView，如下：
在匹配版本数据前，先与表中数据进行匹配：
该数据对应的DB_TRX_ID为4，此时MVCC就会通过ReadView带着这条数据去进行规则匹配：
首先是第一条规则
db_trx_id == creator_trx_id，db_trx_id(4)不等于creator_trx_id(5)故不成立；第二条规则
db_trx_id < min_trx_id，db_trx_id(4)不小于min_trx_id(3)故不成立；第三条规则
db_trx_id > max_trx_id，db_trx_id(4)小于max_trx_id(6)故不成立；第四条规则
min_trx_id <= db_trx_id <= max_trx_id，db_trx_id(4)在min_trx(4)与max_trx_id(6)之间，但是同时处于m_ids(4,5)集合之中故也不成立。
经过这次匹配，表中最新的数据无法匹配，故要与MVCC版本链中最上面的数据进行规则匹配
与MVCC版本链中最上方的版本进行匹配：
第一条规则db_trx_id(3)不等于creator_trx_id(5)故不成立；
第二条规则db_trx_id(3)不小于min_trx_id(4)故不成立；
第三条规则db_trx_id小于max_trx_id(6)故不成立；
第四条规则db_trx_id(3)在min_trx(3)与max_trx_id(6)之间，但是同时处于m_ids(3,4,5)集合之中故也不成立。
经过第二次匹配，MVCC版本链中最上层的数据版本也无法匹配，故要与第二条版本进行匹配
与MVCC版本链中第二条版本进行匹配：
第一条规则db_trx_id(2)不等于creator_trx_id(5)故不成立；
第二条规则db_trx_id(2)小于min_trx_id(3)，该版本的数据满足匹配规则中的第二条，说明数据已经提交，此时匹配将终止并返回这个版本对应的数据。
Enjoy GreatSQL :)
