MVCC 详解

news2024/12/24 11:37:36

介绍

MVCC，全称 Multi-Version Concurrency Control，即多版本并发控制

MVCC的目的主要是为了提高数据库并发性能，用更好的方式去处理读-写冲突，做到即使有读写冲突时，也能做到不加锁。
这里的多版本指的是数据库中同时存在多个版本的数据，并不是整个数据库的多个版本，而是某一条记录的多个版本同时存在。

优势

提高并发性能：读操作不会阻塞写操作，写操作也不会阻塞读操作，有效地提高数据库的并发性能。
降低死锁风险：由于无需使用显式锁来进行并发控制，MVCC可以降低死锁的风险。

当前读和快照读

当前读

在MySQL中，当前读是一种读取数据的操作方式，它可以直接读取最新的数据版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。MySQL提供了两种实现当前读的机制：

一致性读（Consistent Read）：

默认隔离级别下（可重复读），MySQL使用一致性读来实现当前读。
在事务开始时，MySQL会创建一个一致性视图（Consistent View），该视图反映了事务开始时刻数据库的快照。
在事务执行期间，无论其他事务对数据进行了何种修改，事务始终使用一致性视图来读取数据。
这样可以保证在同一个事务内多次查询返回的结果是一致的，从而实现了当前读。

锁定读（Locking Read）：

锁定读是一种特殊情况下的当前读方式，在某些场景下使用。
当使用锁定读时，MySQL会在执行读取操作前获取共享锁或排他锁，以确保数据的一致性。
共享锁（Shared Lock）允许多个事务同时读取同一数据，而排他锁（Exclusive Lock）则阻止其他事务读取或写入该数据。
锁定读适用于需要严格控制并发访问的场景，但由于加锁带来的性能开销较大，建议仅在必要时使用。

快照读

快照读是在读取数据时读取一个一致性视图中的数据，MySQL使用 MVCC 机制来支持快照读。
具体而言，每个事务在开始时会创建一个一致性视图（Consistent View），该视图反映了事务开始时刻数据库的快照。这个一致性视图会记录当前事务开始时已经提交的数据版本。
当执行查询操作时，MySQL会根据事务的一致性视图来决定可见的数据版本。只有那些在事务开始之前已经提交的数据版本才是可见的，未提交的数据或在事务开始后修改的数据则对当前事务不可见。
像不加锁的 select 操作就是快照读，即不加锁的非阻塞读。
快照读可能读到的并不一定是数据的最新版本，而有可能是之前的历史版本。

注意：快照读的前提是隔离级别不是串行级别，在串行级别下，事务之间完全串行执行，快照读会退化为当前读
MVCC主要就是为了实现读-写冲突不加锁，而这个读指的就是快照读，是乐观锁的实现。

MVCC 原理解析

隐式字段

MySQL中的行数据，除了我们肉眼能看到的字段之外，其实还包含了一些隐藏字段，它们在内部使用，默认情况下不会显示给用户。

在这里插入图片描述

Undo Log

上文提到了 Undo 日志，这个 Undo 日志是 MVCC 能够得以实现的核心所在。

Undo日志（Undo Log）是MySQL中的一种重要的事务日志，Undo日志的作用主要有两个方面：

事务回滚：当事务需要回滚时，MySQL可以通过Undo日志中的旧值将数据还原到事务开始之前的状态，保证了事务回滚的一致性。
MVCC实现：MVCC 是InnoDB存储引擎的核心特性之一。通过使用Undo日志，MySQL可以为每个事务提供独立的事务视图，使得事务读取数据时能看到一致且符合隔离级别要求的数据版本。

待续…