一文講清，MySQL如何解決多事務(wù)并發(fā)問題

MySQL默認(rèn)事務(wù)隔離級(jí)別是repeatable-read（RR），臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀，都不會(huì)發(fā)生。它是怎么做到的呢？

這就是由經(jīng)典的MVCC多版本并發(fā)控制機(jī)制做到的，MVCC的實(shí)現(xiàn)，又是基于undo log版本鏈的。

前面講MySQL一行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式，講到了每行數(shù)據(jù)有兩個(gè)隱藏的字段：trx_id、roll_pointer。trx_id就是最近一次更新這條數(shù)據(jù)的事務(wù)id，roll_pointer指向了你更新這個(gè)事務(wù)之前生成的undo log。

假設(shè)有一個(gè)事務(wù)A(id = 50)，插入了一條數(shù)據(jù)A，它的數(shù)據(jù)格式如下：

圖1?undo log版本鏈

接著事務(wù)B修改這條數(shù)據(jù)把值修改為B，事務(wù)B的id是58，此時(shí)會(huì)生成一個(gè)undo log記錄之前的值，roll_pointer指向這個(gè)undo log日志。

圖2?undo log版本鏈

假設(shè)再來了一個(gè)事務(wù)C，它的事務(wù)id是68，把數(shù)據(jù)值改為了C，此時(shí)undo log版本鏈就變成這樣了。

圖3?undo log版本鏈

事務(wù)執(zhí)行的時(shí)候，都會(huì)更新隱藏的字段trx_id和roll_pointer，同時(shí)之前多個(gè)數(shù)據(jù)快照對(duì)應(yīng)的undo log也會(huì)通過roll_pointer串聯(lián)起來，最終形成一個(gè)版本鏈。

基于undo log實(shí)現(xiàn)的ReadView

執(zhí)行一個(gè)事務(wù)的時(shí)候，會(huì)生成一個(gè)ReadView，里面包含這些東西：

• m_ids，此時(shí)有哪些事務(wù)在MySQL中還沒有提交的事務(wù)id；
  

• min_trx_id，m_ids里最小的；

• max_trx_id，MySQL下一個(gè)要生成的事務(wù)id；

• creator_trx_id，表示生成該ReadView的事務(wù)的事務(wù)id。

假設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)中有一行數(shù)據(jù)，值是A，事務(wù)id是32，如下圖所示：

圖4 初始情況下，數(shù)據(jù)庫(kù)中有一行數(shù)據(jù)

此時(shí)有兩個(gè)事務(wù)并發(fā)過來執(zhí)行，事務(wù)A(id=45），事務(wù)B（id=59），事務(wù)A要去讀取這行數(shù)據(jù)，事務(wù)B要去修改這行數(shù)據(jù)。

事務(wù)A開啟一個(gè)ReadView，此時(shí)它長(zhǎng)這樣：

圖5 ReadView

ReadView的m_ids包含事務(wù)A和事務(wù)B的兩個(gè)id，45和49，min_trx_id是45，max_trx_id是60，creator_trx_id就是45，就是事務(wù)A自己。

這時(shí)候事務(wù)A第一次查詢這行數(shù)據(jù)，會(huì)去判斷一下當(dāng)前這行數(shù)據(jù)的trx_id是否小于ReadView中的min_trx_id。現(xiàn)在trx_id = 32，是小于ReadView里的min_trx_id=45的，說明你事務(wù)開啟之前，修改這行數(shù)據(jù)的事務(wù)早就提交了，所以此時(shí)可以查詢到這行數(shù)據(jù)。

圖6?事務(wù)A讀取數(shù)據(jù)

接著事務(wù)B開始修改這行數(shù)據(jù)，事務(wù)B把值修改為B，然后這行數(shù)據(jù)的trx_id設(shè)置為自己的id，也就是59，同時(shí)roll_pointer指向了修改之前生成的undo log。

圖7?事務(wù)B修改數(shù)據(jù)

這時(shí)候事務(wù)A第二次查詢，發(fā)現(xiàn)此時(shí)數(shù)據(jù)行里的trx_id=59，大于ReadView里的min_trx_id=45，同時(shí)小于max_trx_id=60，說明更新這條數(shù)據(jù)的事務(wù)，很可能跟自己差不多同時(shí)開啟。果然ReadView的m_ids里有45和59兩個(gè)事務(wù)id，事務(wù)B是跟自己并發(fā)執(zhí)行提交的，所以這行數(shù)據(jù)是不能查詢的。

圖8?事務(wù)A第二次讀數(shù)據(jù)

事務(wù)A不能查修改后的值，那怎么辦？順著undo log版本鏈查詢之前的版本！

于是就會(huì)查到trx_id=32的數(shù)據(jù)，trx_id=32是小于ReadView里min_trx_id=45的，可以查出來。

看到這里，大家能不能猜想到多事務(wù)并發(fā)的時(shí)候，MySQL是如何解決那一堆問題的？就是通過undo log版本鏈 + ReadView解決的！

假設(shè)事務(wù)A執(zhí)行的過程中，事務(wù)C來更新這行數(shù)據(jù)為C，事務(wù)id=78。

圖9 事務(wù)C修改數(shù)據(jù)

此時(shí)事務(wù)A第三次去查，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前數(shù)據(jù)的trx_id=78，比ReadView中的max_trx_id=60還大，說明這條數(shù)據(jù)是事務(wù)A開啟之后修改的，不應(yīng)該查到！

于是事務(wù)A順著undo log版本鏈往下找，先找到trx_id=59的數(shù)據(jù)，上面分析過了，這條數(shù)據(jù)也不能查，于是繼續(xù)向undo log版本鏈向下找，最終返回trx_id=32的數(shù)據(jù)。

通過undo log版本鏈和ReadView，MySQL就可以保證你只能讀取到事務(wù)開啟前別的事務(wù)更新的值，和自己更新的值。

總的來說，就是一個(gè)事務(wù)只能讀取到事務(wù)id小于等于自己的數(shù)據(jù)。

讀已提交(RC)如何基于MVCC實(shí)現(xiàn)多事務(wù)并發(fā)控制？

只要你搞明白了上面的undo log版本鏈 + ReadView機(jī)制，對(duì)于RC、RR如何基于這套機(jī)制實(shí)現(xiàn)多版本并發(fā)控制，就非常好理解了。

首先，有一點(diǎn)非常重要，RC隔離級(jí)別下，一個(gè)事務(wù)每次發(fā)起查詢，都會(huì)生成一個(gè)ReadView。

假設(shè)庫(kù)里有一行數(shù)據(jù)，trx_id=50，現(xiàn)在有兩個(gè)事務(wù)A（id=60)，事務(wù)B（id=70）并發(fā)執(zhí)行。

事務(wù)B修改數(shù)據(jù)值為B，此時(shí)trx_id=70，如圖：

這時(shí)候，事務(wù)B還沒提交，事務(wù)A發(fā)起查詢，那么就會(huì)生成已給ReadView。

ReadView的m_ids里活躍的事務(wù)由60和70，此時(shí)事務(wù)A是無法查出事務(wù)B修改的值B的。于是順著版本鏈向下找，就找到trx_id=50的數(shù)據(jù)了。

接著，事務(wù)B提交了，事務(wù)A再次發(fā)起查詢，又生成了一個(gè)ReadView。

事務(wù)A再次基于ReadView查詢，發(fā)現(xiàn)這條數(shù)據(jù)的trx_id雖然在min_trx_id和max_trx_id之間，卻不在m_id里，說明事務(wù)B在生成本次ReadView之前已經(jīng)提交了，那么本次就可以查詢到事務(wù)B修改的這個(gè)值了。

RC隔離級(jí)別如何實(shí)現(xiàn)的，級(jí)別就講完了，其關(guān)鍵在于每次查詢都會(huì)生成一個(gè)新的ReadView。

可重復(fù)讀(RR)如何基于MVCC實(shí)現(xiàn)多事務(wù)并發(fā)控制？

可重復(fù)讀隔離級(jí)別下，解決了臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀這些問題，它是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

假設(shè)，數(shù)據(jù)庫(kù)有一條數(shù)據(jù)trx_id=50，現(xiàn)在有兩個(gè)事務(wù)A（id=60)，事務(wù)B（id= 70）并發(fā)執(zhí)行。

事務(wù)A發(fā)起一個(gè)查詢，會(huì)生成一個(gè)ReadView。

這個(gè)事務(wù)A基于這個(gè)ReadView去查這條數(shù)據(jù)，會(huì)發(fā)現(xiàn)trx_id =50，小于ReadView里的min_trx_id，可以直接查出來。

接著事務(wù)B修改數(shù)據(jù)值為B，此時(shí)會(huì)修改trx_id=70，然后提交事務(wù)。

接著事務(wù)A第二次去查詢這條數(shù)據(jù)，要知道它的ReadView沒有變。它會(huì)發(fā)現(xiàn)此時(shí)數(shù)據(jù)的trx_id=70在min_trx_id和max_trx_id之間，并且在m_ids中。那肯定不能查詢出來。于是順著undo log版本鏈向下找。

找到了trx_id=50的數(shù)據(jù)，這條數(shù)據(jù)是事務(wù)A開啟查詢之前提交了，可以返回。

所有，RR隔離級(jí)別下，事務(wù)多次查詢，它的ReadView是不變的，這與RC是不同的，RC隔離級(jí)別下，每次查詢都會(huì)生成應(yīng)給ReadView。

RR隔離級(jí)別下，就這樣解決了不可重復(fù)讀問題。

由于RR隔離級(jí)別下，ReadView只會(huì)生成一次，那么你可以簡(jiǎn)單的理解成，MySQL多事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)，只能查詢到事務(wù)id比小于等于自己的數(shù)據(jù)。

其實(shí)幻讀的解決方法與解決不可重復(fù)讀原理是一樣的，筆者這里就不再多贅述，有興趣的同學(xué)可以自己整理下思路，在腦子里過一下它內(nèi)部的運(yùn)行流程。