一想到并发控制，很多人第一反应就是加锁，的确，加锁确实是解决并发问题最常见的方案。但是，其实除了加锁以外，在数据库领域，还有一种无锁的方案可以来实现并发控制，那就是大名鼎鼎的MVCC。

MVCC，是Multiversion Concurrency Control的缩写，翻译过来是多版本并发控制，他也是一种并发控制的解决方案。

我们知道，在数据库中，对数据的操作主要有2中，分别是读和写，而在并发场景下，就可能出现以下三种情况：

• 读-读并发
• 读-写并发
• 写-写并发

我们都知道，在没有写的情况下发读-读并是不会出现问题的，而写-写并发这种情况比较常用的就是通过加锁的方式实现。那么，读-写并发则可以通过MVCC的机制解决。本文就来介绍下一下MySQL中MVCC的实现机制。

快照读和当前读

要想搞清楚MVCC的机制，最重要的一个概念那就是快照读。

所谓快照读，就是读取的是快照数据，即快照生成的那一刻的数据，像我们常用的普通的SELECT语句在不加锁情况下就是快照读。如：

SELECT * FROM xx_table WHERE ...

复制

和快照读相对应的另外一个概念叫做当前读，当前读就是读取最新数据，所以，加锁的 SELECT，或者对数据进行增删改都会进行当前读，比如：

SELECT * FROM xx_table LOCK IN SHARE MODE;

SELECT * FROM xx_table FOR UPDATE;

INSERT INTO xx_table ...

DELETE FROM xx_table ...

UPDATE xx_table ...

复制

可以说快照读是MVCC实现的基础，而当前读是悲观锁实现的基础。

那么，快照读读到的快照是从哪里读到的的呢？换句话说，快照是存在哪里的呢？

Undo Log

undo log是Mysql中比较重要的事务日志之一，顾名思义，undo log是一种用于回退的日志，在事务没提交之前，MySQL会先记录更新前的数据到 undo log日志文件里面，当事务回滚时或者数据库崩溃时，可以利用 undo log来进行回退。

这里面提到的存在undo log中的”更新前的数据”就是我们前面提到的快照。所以，这也是为什么很多人说UndoLog是MVCC实现的重要手段的原因。

那么，一条记录在同一时刻可能有多个事务在执行，那么，undo log会有一条记录的多个快照，那么在这一时刻发生SELECT要进行快照读的时候，要读哪个快照呢？

这就需要用到另外几个信息了。

隐式字段

其实，数据库中的每行记录中，除了保存了我们自己定义的一些字段以外，还有一些重要的隐式字段的：

• db_row_id：隐藏主键，如果我们没有给这个表创建主键，那么会以这个字段来创建聚簇索引。

• db_trx_id：对这条记录做了最新一次修改的事务的ID

• db_roll_ptr：回滚指针，指向这条记录的上一个版本，其实他指向的就是Undo Log中的上一个版本的快照的地址。

因为每一次记录变更之前都会先存储一份快照到undo log中，那么这几个隐式字段也会跟着记录一起保存在undo log中，就这样，每一个快照中都有有一个db_trx_id字段记录了本次变更的事务ID，以及一个db_roll_ptr字段指向了上一个快照的地址。（db_trx_id和db_roll_ptr是重点，后面还会用到）

这样，就形成了一个快照链表：

有了undo log，又有了几个隐式字段，我们好像还是不知道具体应该读取哪个快照，那怎么办呢？

Read View

这时候就需要Read View 登场了，

Read View 主要来帮我们解决可见性的问题的, 即他会来告诉我们本次事务应该看到哪个快照，不应该看到哪个快照。

在 Read View 中有几个重要的属性：

• trx_ids，系统当前未提交的事务 ID 的列表。

• low_limit_id，未提交的事务中最大的事务 ID。

• up_limit_id，未提交的事务中最小的事务 ID。

• creator_trx_id，创建这个 Read View 的事务 ID。

每开启一个事务，我们都会从数据库中获得一个事务 ID，这个事务 ID 是自增长的，通过 ID 大小，我们就可以判断事务的时间顺序。
那么，一个事务应该看到哪些快照，不应该看到哪些快照该如何判断呢？

其实原则比较简单，那就是事务ID大的事务应该能看到事务ID小的事务的变更结果，反之则不能！举个例子：

假如当前有一个事务3想要对某条记录进行一次快照读的时候，他会先创建一个Read View，并且把当前所有还未提交的事务的信息记录下来。比如up_limit_id = 2，low_limit_id = 5，trx_ids= [2,4,5]，creator_trx_id= 6

我们前面说过，每一条记录上都有一个隐式字段db_trx_id记录对这条记录做了最新一次修改的事务的ID，如db_trx_id = 3；

那么接下来，数据库会拿这条记录db_trx_id和Read View进行可见性比较。

如果db_trx_id<up_limit_id，则说明，在Read View中所有未提交的事务创建之前，db_trx_id = 3的这个事务就已经提交了，并且在这期间，并没有新的事务提交。所有，这条记录对当前事务就应该是可见的。

如果，db_trx_id>low_limit_id，则说明，db_trx_id = 3的这个事务是在Read View中所有未提交的事务创建之后才提交的，也就是说，在当前事务开启之后，有别的事务修改了数据并作了提交。所以，这个记录对于当前事务来说应该就是不可见的。（不可见怎么办呢？后面讲）

那么，还有另外一种情况，那就是up_limit_id > db_trx_id > low_limit_id，这种情况下，会再拿db_trx_id和Read View中的trx_ids进行逐一比较。

如果，db_trx_id在trx_ids列表中，那么表示在当前事务开启时，并未提交的某个事务在修改数据之后提交了，那么这个记录对于当前事务来说应该是不可见的。

如果，db_trx_id不在trx_ids列表中，那么表示的是在当前事务开启之前，其他事务对数据进行修改并提交了，所有，这条记录对当前事务就应该是可见的。

所以，当读取一条记录的时候，经过以上判断，发现记录对当前事务可见，那么就直接返回就行了。那么如果不可见怎么办？没错，那就需要用到undo log了。

当数据的事务ID不符合Read View规则时候，那就需要从undo log里面获取数据的历史快照，然后数据快照的事务ID再来和Read View进行可见性比较，如果找到一条快照，则返回，找不到则返回空。

所以，总结一下，在InnoDB中，MVCC就是通过Read View + Undo Log来实现的，undo log中保存了历史快照，而Read View 用来判断具体哪一个快照是可见的。

MVCC和隔离级别

其实，根据不同的事务隔离级别，Read View的获取时机是不同的，在RC下，一个事务中的每一次SELECT都会重新获取一次Read View，而在RR下，一个事务中只在第一次SELECT的时候会获取一次Read View。

所以，可重复读这种事务隔离级别之下，因为有MVCC机制，就可以解决不可重复读的问题，因为他只有在第一次SELECT的时候才会获取一次Read View，天然不存在重复读的问题了。

参考资料：

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-undo-logs.html
https://time.geekbang.org/column/article/120351
https://blog.csdn.net/SnailMann/article/details/94724197
https://www.51cto.com/article/641019.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/52977862