技术分享 | MySQL 多版本并发控制「MVCC」

一、MySQL InnoDB 引擎事务隔离级别与并发问题

本文以 MySQL 5.7 版本为例进行说明，开始前让我们先简单复习一下 InnoDB 引擎下的四种隔离级别与三种并发场景下存在的问题，内容如下：

二、Undo Logs

MySQL 的 Undo Logs 保证了数据的原子性，它保存了事务发生之前的数据的一个版本，可以用于事务回滚，同时可以提供多版本并发控制下的读（MVCC），也即非锁定读。Undo Logs 内部分为两种类型，它们分别是：

TRX_UNDO_INSERT：

TRX_UNDO_UPDATE：

除 TRX_UNDO_INSERT 以外，其他都属于该类型（包括删除），事务提交后还可能会被 MVCC 用到，不会立即清理；

三、多版本并发控制「MVCC」（Multi Version Concurrency Control）

Acronym for “multiversion concurrency control”. This technique lets InnoDB transactions with certain isolation levels perform consistent read operations; that is, to query rows that are being updated by other transactions, and see the values from before those updates occurred. This is a powerful technique to increase concurrency, by allowing queries to proceed without waiting due to locks held by the other transactions.

四、快照读「Read View」

• 当前读

直接从磁盘或 buffer 中获取当前内容的最新数据，读到什么就是什么。根据隔离级别的不同期间会产生一些锁，防止并发场景下其他事务产生影响；

• 快照读

官方叫做 Consistent Nonlocking Reads（一致性非锁定读取，也叫一致性读取）: https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/innodb-consistent-read.html

下面来看一下，在 MySQL 5.7 的源码中，对于 MVCC read view 结构是如何定义的：

这里的字段大部分都是为了确保这份 Readview 是否能被其他事务所"看见"的条件，关于可见性的判断就不在此详细说明了。

五、ReadView的创建与关闭

对于 ReadView 来说，在不同的隔离级别下它们的创建与关闭时机会存在区别，具体如下：

• 读提交 ( READ COMMITTED )「RC」

• 可重复读 ( REPEATABLE READ )「RR」

innobase_start_trx_and_assign_read_view(
/*====================================*/
   handlerton*    hton,  *!< in: InnoDB handlerton */
   THD*      thd)   *!< in: MySQL thread handle of the user for
            whom the transaction should be committed */
{
   ......
   * 在RR级别下，使用start transaction with consistent snapshot会直接创建视图，否则会在第一条SELECT语句时创建 */
   * 快照会在事务结束时关闭，整个事务生命周期内共享同一个快照 */
   * Assign a read view if the transaction does not have it yet.
   Do this only if transaction is using REPEATABLE READ isolation
   level. */
   trx->isolation_level = innobase_map_isolation_level(
      thd_get_trx_isolation(thd));

   if (trx->isolation_level == TRX_ISO_REPEATABLE_READ) {
      trx_assign_read_view(trx);
   } else {
      push_warning_printf(thd, Sql_condition::SL_WARNING,
                HA_ERR_UNSUPPORTED,
                "InnoDB: WITH CONSISTENT SNAPSHOT"
                " was ignored because this phrase"
                " can only be used with"
                " REPEATABLE READ isolation level.");
   }

六、为什么说 RR 级别下并没有完全解决幻读？

以下通过两个例子来说明 RR 级别下也能出现幻读的场景，创建一个 test 表，只有一个 id(pk AUTO_INCREMENT) 的字段：

CREATE TABLE `test` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4

案例一：

案例二：

在 RR 级别下普通查询是快照读，并不会看到其他事务插入的数据。这种幻读情况只有在快照读与当前读混合使用的情况下才会出现，这部分也是争议比较多的地方。

然而当前读的定义就是能从 buffer 或磁盘获取到已提交数据的最新值，所以这跟事务的可见性其实并不矛盾。

七、相关资料：

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-locking-reads.html

https://dev.mysql.com/doc/dev/mysql-server/latest/classReadView.html

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-multi-versioning.html

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