mvcc多版本并发控制的原理

MVCC的目的就是多版本并发控制，在数据库中的实现，就是为了解决裂前读写冲突，它的实现原理主要是依赖记录中的 3个隐式字段，undo log ，read view 来实现的。

MVCC是一种并发控制的方法，一般在数据库管理系统中，实现对数据库的并发访问，在编程语言中实现事务内存。MVCC在MySQL InnoDB中的实现主要是为了提高数据库并发性能，用更好的方式去处理读-写冲突，做到即使有读写冲突时，也能做到不加锁，非阻塞并发读。

MVCC带来的好处：

多版本并发控制（MVCC）是一种用来解决读写冲突的无锁并发控制，也就是为事务分配单向增长的时间戳，为每个修改保存一个版本，版本与事务时间戳关联，读 *** 作只读该事务开始前的数据库的快照，所以MVCC可以为数据库解决以下问题：

1、在并发读写数据库时，可以做到在读 *** 作时不用阻塞写 *** 作，写 *** 作也不用阻塞读 *** 作，提高了数据库并发读写的性能。

2、同时还可以解决脏读，幻读，不可高源旦重复读等事务隔离问题，但不能解决更新丢失问题。

MVCC多版本并发控制：

MVCC（Multi-version Cocurrent Control）多版本并发控制技术是一种利用多个不同版本的数据实现并发控制的技术，其思想是为每次事务前生成一个新版本的数据，在读取数据时选择不同版本的数据可以实现对事务结果的完整性读取。

在使用MVCC时，每个事务都是基于一个已生效的基础版本进行更新，事务可以并行进行，历史版本数据从而可以组装成一种链状结构。

巨杉数据库 SequoiaDB 中的MVCC多版本并发控制技术基于内存老版本和事务段实现的。在MVCC多版本并发控制技术实现过程中，会涉及全局时间戳、全局事务高源ID、全局事务可见性等技术特性。

对外数据模型为关系型数据库，内部的实现主要分成两大类，一类是disk-based，比如mysql，postgres，一类是memory based，后者包括MemSQL，SAP HAHA，OceanBase。看题目的意思指的是前者。这里说一个disk-based的关系型数据库涉及多少东西。

上世纪70/80年代内存不大，数据不能都放在内存里，大部分数据都存在磁盘上，读数据也需要从磁盘读，然而读写磁盘太慢了，所以就在内存里做了一个buffer pool，将已经读过的数据缓存到buffer pool中，写的时候也是写到buffer pool中就返回，buffer pool的功能就是管理数据在磁盘和内存的移动。在buffer pool中数据的管理单位是page。page大小一般几十KB。一般都可以配置。如果buffer pool中没有空闲的page，就需要将某一个page提出buffer pool，如果它是dirty page，就需要flush到磁盘，这里又需要一个LRU算法。一个page包含多条记录，page的格式需要设计用来支持变长字段。如果这时宕机了，buffer pool中的数据就丢了。这就需要REDO log，将对数据的修改先写到redo log中，然后写buffer pool，然后返回给客户端，随后，buffer pool中的dirty page会被刷到数据文件中(NO FORCE)。那么重启的时候，数据就能从redo log中恢复。REDO log还没刷完就刷数据到磁盘可以加快写入速度，缺点就是恢复的时候需要回放UNDO log，回滚一些还没有提交的事务的修改。写log又分为逻辑log和物理log，还有物理逻辑log。简单说逻辑log就是记录 *** 作，比如将某个值从1改成2而物理log记录具体到record的位置，例如某个page的某个record的某个field，原来的值是多少，新值是多少等。逻辑log的问题是并发情况下不太好恢复成一致。物理log对于某些 *** 作比如create table又过于琐碎，所以一般数据库都采用混合的方式。为了跟踪系统中各种 *** 作的顺序，这就需要为log分配id，记做LSN(log sequence number)。系统中记录各种LSN，比如pageLSN, flushedLSN等等。为了加快宕机恢复速度，需要定期写checkpoint，checkpoint就是一个LSN。

以上ACID里的C和D有关。下面说A和I，即原子性和隔离性。

这两个性质通过concurrency control来保证。隔离级别有很多种，最开始有4种，从低到高read uncommitted, read committed, repeatable read, serializable。serializable就是多个事务并发执行的结果和某种顺序执行事务的结果相同。除了serializable，其他都有各种问题。比如repeatable read有幻读问题(phantom)，避免幻读需要gap lock。read committed有幻读和不可重复读问题。后来又多了一些隔离级别，比如snapshot isolation，snapshot isolation也有write skew问题。早期，并发控制协议大多是基于两阶段锁来做的(2PL)，所以早期只有前面提到的四种隔离级别，后来，又出现一类并发控制协议，统称为Timestamp Ordering，所以又多了snapshot isolation等隔离级别。关于隔离级别，可以看看这篇论文 >

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