mysql的mvcc笔记

面试被问到mvcc，一脸懵逼，尴尬。查了查，记录下来；

事务特性ACID

原子性（Atomicity）：事务的操作不可分割，共同失败或成功。
隔离性（Isolation）：不同事物间相互不影响，称为隔离性，但是各个数据库实现时并不是直接完全隔离，事务执行的中间结果对其他事务是透明的，方便灵活使用
一致性（Consistency）：数据成功或者失败后和预设结果一致，即几个并行执行的事务，执行结果与按照串行执行结果一致。
持久性（Durability）：事务成功后数据会持久化到磁盘，不会丢失。

隔离级别

事务的ACID的特性说了事务具有隔离性，而不同事务的隔离基本做法就是加锁。通过对锁的控制来实现事务的隔离性，其中Mysql默认的隔离级别是重复读（RR），而Oracle、Sql Server则是读已提交（RC）；

读未提交：可以读取其他事务未提交的数据，这个隔离性是最差的，一旦数据库的一条数据同时被多人操作就会出现问题
读已提交：可以读取其他事务已经提交的数据，这个是Oracle的默认隔离级别
重复读：不会读取到其他事务已经提交的数据（指当前事务已经读取到的数据），读到的数据都是本事务开始时的快照信息，被称为快照读。
串行化：所有事物完全隔离，互相不干扰，这也是最严格的隔离级别，注意串行化不同事物的读写也会阻塞。

参考 Mysql夺命50问-你的面试宝典_mysql explain 面试题-CSDN博客

事务问题分类：

脏读： 读到了其他事务未提交的数据

不可重复读：在一个事务操作中，读取到了其他事务提交的数据。

幻读：读到了其他事务新增的数据

隔离级别存在的问题

读未提交：有脏读（读到了其他事务未提交的修改数据）、不可重复读（读到了其他事务已提交的修改数据）、幻读（读到了其他事务新增的数据）等全部问题，这个隔离级别啥问题都解决不了，所以没人用
读已提交：解决脏读问题，但仍有不可重复读和幻读的问题
重复读：解决脏读、不可重复读的问题，仍有幻读的问题
串行化：解决全部问题，就是效率太低

mvcc

什么是mvcc

MVCC，全称Multi-Version Concurrency Control，即多版本并发控制，是一种并发控制的方法，；

解决问题：

在并发读写数据库时，可以做到在读操作时不用阻塞写操作，写操作也不用阻塞读操作，提高了数据库并发读写的性能
解决脏读、幻读、不可重复读等事务隔离问题，但是不能解决更新丢失问题

mvcc原理

主要依赖于数据记录中的三个隐藏字段、undolog，read view来实现的。

1、隐藏字段

每行记录，除了我们自定义的字段外，还有数据库隐式定义的DB_TRX_ID,DB_ROLL_PTR,DB_ROW_ID等字段：

DB_ROW_ID：6字节，隐藏的主键，如果数据表没有主键，那么innodb会自动生成一个6字节的row_id
DB_TRX_ID：6字节，最近修改事务id，记录创建这条记录或者最后一次修改该记录的事务id
DB_ROLL_PTR：7字节，回滚指针，用于配合undo日志，指向上一个旧版本

假设记录如图所示：
在这里插入图片描述

2. undo log（回滚日志）

undo log是InnoDB的行为，主要用途是用于事务回滚和MVCC使用，在事务开始之前数据就会记录数据到undolog buffer（Buffer Pool中也是数据页形式存在）中，记录的是数据修改前的数据；

3. read view（快照读）

Read View是事务进行快照读操作的时候生产的读视图，在该事务执行快照读的那一刻，系统会生成一个此刻的快照，记录并维护系统此刻活跃事务的id，用来做可见性判断的，也就是说当某个事务在执行快照读的时候，对该记录创建一个Read View的视图，把它当作条件去判断当前事务能够看到哪个版本的数据，有可能读取到的是最新的数据，也有可能读取到的是当前行记录的undolog中某个版本的数据

1）可见性算法

将要被修改的数据的最新记录中的DB_TRX_ID（当前事务id）取出来，与系统此刻其他活跃事务的id去对比，如果DB_TRX_ID跟Read View的属性做了比较，不符合可见性，那么就通过DB_ROLL_PTR回滚指针去取出undolog中的DB_TRX_ID做比较，即遍历链表中的DB_TRX_ID，直到找到满足条件的DB_TRX_ID，这个DB_TRX_ID所在的旧记录就是当前事务能看到的数据。

2）可见性规则

首先要知道Read View中的三个全局属性：

trx_list:一个数值列表，用来维护Read View生成时刻系统正活跃的事务ID（1,2,3）
up_limit_id:记录trx_list列表中事务ID最小的ID（1）
low_limit_id:Read View生成时，系统即将分配的下一个事务ID（4）

当前读

读取的是最新版本的记录，读取时还要保证其它并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁

共享锁：select lock in share mode
排它锁：select for update 、update、 insert 、delete

RR 和RC 的快照读有什么区别

RR （可重复读）隔离级别下，则是同一个事务中的第一个快照读才会创建Read View，之后的快照读获取的都是同一个Read View.

在RC（读已提交）隔离级别下，是每个快照读都会生成并获取最新的Read View；

其他记录

mysql的日志

三种日志的区别：undo log、redo log 、bin log

其他日志：relay log（中继日志）、general query log（一般查询日志）、慢查询日志、error log（错误日志）

Buffer pool(缓冲池)

InnoDB设计了一个缓冲池(Buffer Pool)，来提高数据库的读写性能。

当读取数据时，如果数据存在于Buffer pool中，那么直接从Buffer pool中拿，否则从磁盘中拿。
修改数据时，如果数据存在于Buffer pool中，那么直接修改Buffer pool中数据所在的页，然后将其页设置为脏页，为了减少磁盘IO，不会立即将脏页写入磁盘，后续由后台线程选择一个合适的时机将脏页写入磁盘。

redo log

断电丢失问题：Buffer pool是基于内存的，如果断电重启，还未来的及写入磁盘的脏页数据就会丢失。问题如何解决/

解决问题方法：

为了防止断电丢失的问题，当有一条记录需要更新时，InnoDB引擎就会先更新内存（同时标记为脏页），然后将本次对这个页的修改以redo log的形式记录下来，这个时候，更新就算完成。后续由后台线程选择一个合适的时机将脏页写入磁盘。
这就是：WAL(Write-Ahead Logging)技术：MySQL的写操作并不是立刻写在磁盘上，而是先写日志，然后在合适的时间再写入磁盘。

binlog 归档日志

undo log 和 redo log 是由InnoDB存储引擎产生的
binlog 是由Server层产生的，记录全部库表和数据的修改记录（不记录查询操作）
binlog有三种格式类型

STATEMENT（默认格式）：记录SQL语句，但是存在动态函数的问题，比如获取当期时间、uuid
ROW：记录行数据最终被修改成什么样了。如果批量执行update语句，那可能会导致binlog文件过大。
MIXED：包含了上述两种模式，根据不同情况自动使用ROW和STATEMENT

bin log和redo log的区别：

层次不同：redo log 是InnoDB存储引擎实现的，bin log 是MySQL的服务器层实现的，但MySQL数据库中的任何存储引擎对于数据库的更改都会产生bin log。
作用不同：redo log 用于碰撞恢复（crash recovery），保证MySQL宕机也不会影响持久性；bin log 用于时间点恢复（point-in-time recovery），保证服务器可以基于时间点恢复数据和主从复制。
内容不同：redo log 是物理日志，内容基于磁盘的页Page；bin log的内容是二进制，可以根据binlog_format参数自行设置。
写入方式不同：redo log 采用循环写的方式记录；binlog 通过追加的方式记录，当文件大小大于给定值后，后续的日志会记录到新的文件上。
刷盘时机不同：bin log在事务提交时写入；redo log 在事务开始时即开始写入。