【MySQL】多版本并发控制

mysql的大多数事务型存储引擎的实现都不是简单的行级锁。基于提升并发性能的考虑，它们一般都同时实现了多版本并发控制（mvcc）。不仅是mysql，包括oracle，postgresql等其他数据库系统也都实现了mvcc，但各自的实现机制不尽相同，因为mvcc没有一个统一的标准。

可以认为MVCC是一个行级锁的一个变种，但是它在很多情况下避免了加锁操作，因此开销更低。虽然实现机制有所不同，但大都实现了非阻塞的读操作，写操作也只锁定必要的行。

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MVCC的实现，是通过保存数据在某个时间点的快照来实现的。也就是说，不管需要执行多长时间，每个事务看到的数据都是一致的。根据事务开始的时间不同，每个事务对同一张表，同一时刻看到的数据可能是不一样的。

不同存储引擎的MVCC实现是不同的，典型的有乐观并发控制和悲观并发控制。下面我们通过InnoDB的简化版行为来说明MVCC是如何工作的。

InnoDB的MVCC，是通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现的。这两个列，一个保存了行的创建时间，一个保存行的过期时间（或删除时间）。当然存储的并不是实际时间值，而是系统的版本号（system version number）。每开始一个新的事务，系统版本号都会自动递增。事务。事务开始时刻的系统版本号会作为事务的版本号，用来和查询到的每行记录的版本号进行比较。下面看一下REPEATABLE READ隔离级别下，MVCC具体是如何操作的。

SELECT

InnoDB会根据一下两个条件检查每行记录：

• InnoDB只查找版本号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） ，这样就可以确保事务读取的行，要么是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。

• 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。

只有符合上述两个条件的记录，才能返回作为查询结果。

INSERT

InnoDB为插入的每一行保存当前系统版本号作为行版本号。

DELETE

InnoDB为删除的每一行保存当前的系统版本号作为行删除标识。

UPDATE

InnoDB为插入一行新纪录，保存当前系统版本号作为行版本号，同时保存当前系统版本号到原来的行作为行删除标识。

保存这两个额外系统版本号，使大多数据读操作都可以不用加锁。这样设计使得读数据操作很简单，性能很好，并且也能保证只会读取到符合标准的行。不足之处是每行记录都需要额外的存储空间，需要做更多的检查工作，以及一些额外的维护工作。

MVCC只在REPEATABLE READ和READ COMMITTED 两个隔离级别下工作。其他两个隔离级别都和MVCC不兼容，因为READ UNCOMMITTED总是读取最新的数据行，而不是符合当前事务版本的数据行。而SERIALIZABLE则会对所有读取的行都加锁。

注：MVCC并没有正式的规范，所以各个存储引擎和数据库系统的实现都是各异的，没有人能说其他的方式是错误的。

mysql的大多数事务型存储引擎的实现都不是简单的行级锁。基于提升并发性能的考虑，它们一般都同时实现了多版本并发控制（mvcc）。不仅是mysql，包括oracle，postgresql等其他数据库系统也都实现了mvcc，但各自的实现机制不尽相同，因为mvcc没有一个统一的标准。

可以认为MVCC是一个行级锁的一个变种，但是它在很多情况下避免了加锁操作，因此开销更低。虽然实现机制有所不同，但大都实现了非阻塞的读操作，写操作也只锁定必要的行。

MVCC的实现，是通过保存数据在某个时间点的快照来实现的。也就是说，不管需要执行多长时间，每个事务看到的数据都是一致的。根据事务开始的时间不同，每个事务对同一张表，同一时刻看到的数据可能是不一样的。

不同存储引擎的MVCC实现是不同的，典型的有乐观并发控制和悲观并发控制。下面我们通过InnoDB的简化版行为来说明MVCC是如何工作的。

InnoDB的MVCC，是通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现的。这两个列，一个保存了行的创建时间，一个保存行的过期时间（或删除时间）。当然存储的并不是实际时间值，而是系统的版本号（system version number）。每开始一个新的事务，系统版本号都会自动递增。事务。事务开始时刻的系统版本号会作为事务的版本号，用来和查询到的每行记录的版本号进行比较。下面看一下REPEATABLE READ隔离级别下，MVCC具体是如何操作的。

SELECT

InnoDB会根据一下两个条件检查每行记录：

• InnoDB只查找版本号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） ，这样就可以确保事务读取的行，要么是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。

• 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。

只有符合上述两个条件的记录，才能返回作为查询结果。

INSERT

InnoDB为插入的每一行保存当前系统版本号作为行版本号。

DELETE

InnoDB为删除的每一行保存当前的系统版本号作为行删除标识。

UPDATE

InnoDB为插入一行新纪录，保存当前系统版本号作为行版本号，同时保存当前系统版本号到原来的行作为行删除标识。

保存这两个额外系统版本号，使大多数据读操作都可以不用加锁。这样设计使得读数据操作很简单，性能很好，并且也能保证只会读取到符合标准的行。不足之处是每行记录都需要额外的存储空间，需要做更多的检查工作，以及一些额外的维护工作。

MVCC只在REPEATABLE READ和READ COMMITTED 两个隔离级别下工作。其他两个隔离级别都和MVCC不兼容，因为READ UNCOMMITTED总是读取最新的数据行，而不是符合当前事务版本的数据行。而SERIALIZABLE则会对所有读取的行都加锁。

注：MVCC并没有正式的规范，所以各个存储引擎和数据库系统的实现都是各异的，没有人能说其他的方式是错误的。

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