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MVCC实现原理以及解决脏读、不可重复读、幻读问题

news 来源：原创 2025/7/21 15:37:43

MVCC实现原理以及解决脏读、不可重复读、幻读问题

MVCC是什么？有什么作用？
MVCC的实现原理
- 行隐藏的字段
- undo log日志
- 版本链
- Read View
MVCC在RC下避免脏读
MVCC在RC造成不可重复读、丢失修改
MVCC在RR下解决不可重复读问题
RR下仍然存在幻读的问题

MVCC是什么？有什么作用？

MVCC即多版本并发控制，每行数据存在多个事务版本，通过对数据多个版本的访问可以使读操作不会阻塞写操作，写操作不会阻塞读操作。我们所使用的mysql，其默认引擎为inndb，就支持MVCC，使用MVCC来提高mysql读写的性能。

MVCC的实现原理

MVCC通过行隐藏的字段、undo log日志以及Read View 来实现。

行隐藏的字段

每一行数据含有三个字段，分别是row_id、trx_id和roll_pointer。
row_id：行ID，当存在主键和非空唯一键时默认为row_id，如果不存在，则每一行数据隐藏了行ID
trx_id：事务id，即数据对应的事务版本号。
roll_pointer：回滚指针，指向undo log日志中的数据

undo log日志

mysql我们直到其存在三大日志，分别时binlog、undo log、redo log。
undo log日志会在事务执行之前记录数据的信息，当事务执行发生错误需要进行回滚时，会通过undo log日志将数据回滚到执行之前的数据。

版本链

当多个事务对数据进行修改时，会通过行隐藏的回滚指针和undo log日志形成一条版本链。版本链从最新数据的回滚指针指向undo log日志中的历史数据版本，然后相连形成一条版本链。
在这里插入图片描述

Read View

我们上面介绍了行隐藏的字段和undo log日志，多个事务可以从版本链中读取想要的数据版本信息，那么每个事务是怎么找到它们想要的版本呢？或者换一种说法它们怎么找到当前事务可见的数据版本呢？
通过Read View实现，当事务执行时进行一次快照读也即普通查询时，会生成一个Read View视图，在版本链中查找数据后，会通过Read View内部的算法来判断是否对当前事务可见，如果不可见，会在版本链中继续遍历。
Read View实现属性：当生成Read View时，会包含以下属性。
m_ids：当前系统活跃（未提交）的事务id集合
min_limit_id：m_ids中最小的事务id，即最小未提交的事务id
max_limit_id：将要生成的事务id，由于事务id递增生成，因此将要生成的事务id对当前事务是不可见的
creator_trx_id：当前事务id
Read View判断可见性算法：
对于一个事务trx_id，由Read View内部算法判断是否可见，如下:
1、如果trx_id < min_limit_id，由于事务id是递增的，而事务id小于最小未提交的事务，说明该事务已经提交，对当前事务是可见的。
2、如果trx_id >= max_limit_id，说明该事务版本是在当前事务生成Read View视图之后执行的，对当前事务是不可见的。
3、如果min_limit_id <= trx_id < max_limit_id，进行以下的判断：
@1：如果m_ids中包含trx_id，并且trx_id !=creator_trx_id，说明该事务是当前事务生成Read View视图时未提交的事务，并且不是当前事务，对当前事务是不可见的。
@2：如果m_ids中包含trx_id，并且trx_id ==creator_trx_id，说明该事务是当前事务生成Read View视图时未提交的事务，但是该事务是当前事务，因此是可见的。
@3：如果m_ids中不包含trx_id，说明该事务已经提交，对当前事务是可见的。

MVCC在RC下避免脏读

在这里插入图片描述
当事务101开启后，修改了id=1的数据后会生成一条事务id=101的数据版本
当事务102开始执行时，进行一次快照读，会生成Read View视图，事务101此时还未提交，生成的视图如下：

此时在版本链中先找到了事务id=101的数据，由于m_ids包含101并且101 != 102，所以事务id为101的数据对当前事务不可见。
再次遍历找到事务id=100的数据，由于100 < 101，所以事务id=100的数据对当前事务是可见的，因此避免了脏读的问题

MVCC在RC造成不可重复读、丢失修改

在这里插入图片描述

对于上图执行的顺序，由于在RC每进行一次快照读都会生成一个Read View。
第一次查询数据时：
生成视图：在这里插入图片描述
由于100 < 101，对当前事务可见，读取了事务id=100的数据。
当进行第二次查询时：
生成视图：

由于事务102修改数据，生成事务id=102的数据版本。
当遍历事务id=102的数据版本时，由于 101 <= 102 <103并且m_ids中不包含102，因此事务id=102的数据版本对当亲事务可见，读取了事务id=102的数据。
由于事务的多次查询结果不一样，导致了不可重复读的问题。

MVCC在RR下解决不可重复读问题

在RR隔离级别下，每个事务只能生成一个Read View，就可以保证一个事务中进行多次查询时使用的是同一个视图，就保证了查询的数据相同，解决了不可重复读的问题，
同MVCC解决不可重复读问题一样，MVCC解决了幻读的问题，但是并没有完全解决，还存在一些问题。

RR下仍然存在幻读的问题

在这里插入图片描述
如上图，事务102插入了id=10的数据，由于Read View事务101本来是对事务102插入的数据是不可见的，但是由于事务101对插入的数据进行了修改，而当前修改的数据对当前事务是可见的，就导致了事务101读取了新插入的数据，造成了脏读的问题，但是在业务中发生这种情况的概率相当低

MVCC实现原理以及解决脏读、不可重复读、幻读问题

MVCC是什么？有什么作用？

MVCC的实现原理

行隐藏的字段

undo log日志

版本链

Read View

MVCC在RC下避免脏读

MVCC在RC造成不可重复读、丢失修改

MVCC在RR下解决不可重复读问题

RR下仍然存在幻读的问题

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