MYSQL MVCC多版本并发控制机制与原理、可重复读/读已提交原理

1，前置知识回顾

        1.1，当前读和快照读

        根据前面章节可知，mysql在【可重复读】（RR）的事务隔离机制下，同一个事务中的多次读取结果是一样的。而【读已提交】（RC）事务隔离机制，每次读取都会读取到已提交事务的最新数据。【读未提交】（RU)事务隔离机制，可以直接读取到未提交事务的数据。

        工作中常用的两种隔离机制【RR】（mysql默认）是如何保证同一事务中每次读取结果都一样呢？【RC】又是如何做到读取已提交事务的数据的呢？一切都源于MVCC（Multi-Version Concurrent Control多版本并发控制）的数据可见性原则实现。本章将通过实际案例讲解MVCC数据的可见性机制，分析RR和RC隔离机制是如何追溯数据的。

        先回顾两个名词，【快照读】和【当前读】

        快照读：RR机制下，第一次查询会生成一个当前时间节点的数据快照，后续该事务中的所有数据查询，都读取当前快照的数据，保证了数据的一致性。

        当前读：RR机制下，第一次查询后，当前事务T未结束前，如果有其他事务对某个数据A做了修改并提交了事务，事务T需要对数据A做update，事务T需要获取数据A的最新结果，以防止脏读和保证数据的一致性。

        即然如此，RR机制下mysql是不是对每个查询事务都生成一个快照呢？原则上是可以通过这种方式实现，但这种方式快照过多，会对数据库资源造成极大的浪费，且事务结束后需删除无用快照，I/O过多也会占用大量资源。由此引出实现快照读的另外几个名词：【undo log】（回滚日志）、【undo log版本链】、【read-view】(一致性视图)。下面根据案例解释这几个名词，并在案例中讲解快照读的实现原理。

        1.2，如何查询事务id

        案例开始前，还需再次回顾上一章内容，如何查询mysql事务id：

SELECT * FROM information_schema.INNODB_TRX;

        1.3，mysql表隐藏字段

        本章节案例还是使用前面章节使用的表t_account，表数据如下

        表中可见只有三个字段：id, name, balance. 实则mysql添加了两个隐藏字段：trx_id(事务id),roll_pointer(回滚指针)。案例中将讲解这两个字段的作用。

2，案例讲解MVCC原理

        案例的事务操作顺序很重要，顺序错误将导致不同的结果，思维如果对顺序的概念不强也很难理解，所以每步操作和顺序都将命名且排序。

        操作一：事务A开启事务，查询当前ID = 4 的数据，即原数据。并查询当前事物ID，即已提交的事务ID = 421991945340720。

        操作二：事务B开启事务，修改id=4的数据，更改balance = 5，不提交事务。查询当前事物B的事务ID = 103386，如下图：

        操作三：事务C开启事务，查询id=4的数据，不提交事务。查询事务C的事务id = 421991945341624，如下图：

        操作先暂停。根据前面的知识，此时事务C查询id=4的数据，balance = 6000.

        当前操作流程可用下图表示：

        【undo log】：用来回滚 增/删/改 操作的回滚日志。如：事务insert一条数据，则该事务的【undo log】就是delete语句；

        【trx_id】：当前操作的事务ID；

        【roll_pointer】:当前事物指向【undo log】的指针，表示当前事务如果回滚，将执行哪个【undo log】语句。如上图，事务A修改数据，则事务A的【roll_pointer】指针指向原数据，如果事务A回滚，id = 4的数据将回滚到原数据。事务B时查询事务，不用回滚，所以没有【undo log】.

        【undo log版本链】：是指一行数据被多个事务依次修改过后，在每个事务修改完后，Mysql会生成并保留undo log，并且用两个隐藏字段trx_id和roll_pointer把这些undo日志串联起来形成一个历史记录版本链，如上图的黑色箭头。

        MVCC的数据可见性是如何实现可重复读的呢？

        事务B在读取数据时，获取了当前时间节点的【read-view】,【read-view】的查找逻辑如下：

1，在当前查询的时间节点，查询数据库所有未提交的事务ID，放在数组中。当前案例数据：

        uncommitted_trx_ids[] = {103378}；

2，获取当前已提交的最大事务ID。当前案例数据：max_trx_id = 421991945340720。

        事务C的可重复读，是通过当前事务中数据的可见性实现的。数据可见性实现原理：

1，数据操作执行顺序是按照上图中绿色箭头，依次往下执行，事务ID递增；        

2，事务里的任何sql查询结果，需要从当前对应版本链里的最新数据（即当前事务ID），开始逐条向上（按上图红色箭头顺序）跟【read-view】做比对，从而得到最终的快照结果。

        当前案例比对过程：

1，查询时获取当前事务C的【read-view】: uncommitted_trx_ids[] = {103378}，max_trx_id = 421991945340720

2，按照上图中红色箭头依次向上获取事务ID，与当前事务的【read-view】数据作比对。向上比对一条，即比对事务B的trx_id = 103378。事务ID在当前所有未提交事务数组中，该数据不可见；

3，向上比对一条，即比对事务A的trx_id = 421991945340720。事务ID是当前最大已提交事务，数据可见，获取该事务ID对应的数据，即 balance = 6000.        

        总结： 

【可重复读】：查询时获取一次【read-view】，所有未提交事务的数据不可见，最大已提交事务数据可见。由此保证了可重复读。

【读已提交】：每次查询时都获取最新的【read-view】,所有未提交事务的数据不可见，最大已提交事务数据可见，保证了每次提交的最新数据都可见。