- [mysql mvcc](#mysql-mvcc)
  - [Internal Impl](#internal-impl)
  - [undo log](#undo-log)
    - [insert undo log](#insert-undo-log)
    - [update undo log](#update-undo-log)
    - [commit regularly](#commit-regularly)
    - [purge](#purge)
    - [insert and delete rows in smallish batches](#insert-and-delete-rows-in-smallish-batches)
      - [purge lag](#purge-lag)
        - [innodb\_purge\_threads](#innodb_purge_threads)
        - [innodb\_max\_purge\_lag](#innodb_max_purge_lag)
  - [Multi-Versioning and Secondary Indexes](#multi-versioning-and-secondary-indexes)


# mysql mvcc
innodb是一个`多版本`的存储引擎，对于被修改的records，其保存了records旧版本的信息，从而支持事务的`并发`和`回滚`等特性。

innodb使用了rollback segment中存储的信息来进行`undo操作`，从而`支持事务在需要时进行回滚`;`并且支持通过undo信息构建record的早期版本，从而实现一致性读`。

## Internal Impl
在innodb的内部实现中，其为数据库中存储的每行数据都额外添加了3个字段：
- `DB_TRX_ID`：长度为6字节，用于标识`最后对改行数据进行insert/update操作的事务`
  - 其中，delete操作也被看做是`update`，因为innodb在对数据执行删除操作时，并不会立马对数据进行物理删除，而是会先标记该行数据的delete mark，数据实际被物理删除发生在purge阶段
- `DB_ROLL_PTR`：长度为7字节，被称为`roll pointer`。该指针指向undo record，通过undo record中的内容可以构建该行数据被更新前的版本
- `DB_ROW_ID`：长度为6字节，该字段包含一个row id，该row id在数据被插入时会单调的增长。
  - 如果表使用的是innodb自动生成的聚簇索引（未显式指定主键），那么自动生成的聚簇索引将会包含该row id的值
  - 如果表显式指定了聚簇索引，那么`DB_ROW_ID`并不会出现在任何索引中

## undo log 
在rollback segment中，undo log可以分为两种类型：
- insert undo log
- update undo log

### insert undo log
insert undo log只会在事务回滚时被用到，在事务提交之后，insert undo log的内容可以被立马删除。

### update undo log
update undo log除了用于事务回滚外，还用于一致性读（MVCC）。对于update undo log，其只在满足如下条件时可以被删除
- 当`需要通过该update undo log来构建数据先前版本`的事务都不存在时，update undo log才可以被删除

> innodb会为每个事务分配一个快照，事务在进行一致性读时，实际读取的是快照中的旧版本数据。
> 
> 快照需要通过update undo log来还原行数据的旧版本。如果没有事务再需要通过该update undo log来还原旧数据，代表该update undo log可以被删除。

### commit regularly
在编写和数据库交互的代码时，推荐周期性的提交事务，`包括只会进行一致性读的读事务`。如果事务A的运行时间较长，且一直未提交，那么在事务A运行时，其他事务对数据库的更新操作，其生成的update undo log在事务A运行期间都无法被丢弃（因为有可能A会读取被修改数据之前的版本，此时需要通过undo update log来进行旧版本数据的还原）。

故而，如果存在一直不提交的事务，那么可能会造成update undo log无法丢弃，那么rollback segment占用的空间大小会不断增加，填满其所位于的undo tablespace。

### purge
在innodb的mvcc方案中，在通过delete sql删除行数据后，行数据并不会立马就从该数据库中被移除（不会立马被物理删除）。

innodb直到`删除update undo log record时`才`删除undo log record关联的行数据/index records`。该删除操作被称为`purge`。

purge的操作很快，并且purge的顺序通常和执行delete sql的时间顺序相同。

### insert and delete rows in smallish batches
如果针对表同时执行insert和delete的小批量操作，且insert和delete的速率相同，那么purge现成的回收速率可能会小于数据的插入速率。这样会导致`dead rows`（标记为逻辑删除但未实际purge的数据行）堆积，表占用空间越来越大，并造成disk相关操作变慢。

在上述场景下，应当限制新操作，并且通过调整innodb_max_purge_lag向purge thread分配更多资源。

#### purge lag
##### innodb_purge_threads
purge操作在后台由一个或多个purge threads执行。purge threads的数量由`innodb_purge_threads`来进行控制，默认值的取值逻辑如下：
- 如果可获取的逻辑核数小于等于16，则默认值为1
- 如果logic processors大于16，那么默认值为4

当dml操作集中在一张表上，那么该表的purge操作由一个现成来执行，这样可能会造成purge操作变慢，增加purge lag。

##### innodb_max_purge_lag
如果purge lag超过`innodb_max_purge_lag`时，purge工作会自动在多个purge threads之间进行重新分配。

当purge threads设置过大时，可能会造成与user threads的争用，故而相当适当的管理purge threads大小。

`innodb_max_purge_lag`的默认值为0，代表默认不存在max purge lag。


## Multi-Versioning and Secondary Indexes
在mvcc中，对待聚簇索引和辅助索引的方式不同。在聚簇索引中，record中的列是`update in-place`，并且其hidden system columns指向undo log records，通过undo log records可以还原数据的先前版本。

但是，辅助索引不包含hidden system columns，并且对于辅助索引的更新也不是update in-place。

当辅助索引的column被更新时，旧的辅助索引记录将会被标记为delete marked，并且插入新的辅助索引记录。`delete marked index records`最终会被purge。

当辅助索引中的index record被`delete marked`或`辅助索引页被newer transaction(更新的事务)更新时，innodb将会在聚簇索引中查询记录`。在聚簇索引中，该record的DB_TRX_ID将会被检查，查看并且会通过undo log构建出当前线程可见的数据版本。

> 行数据的版本记录存储在聚簇索引中。如果innodb在查找记录索引时发现该辅助index record被delete marked，此时并不确定delete marked的操作是否对查询事务可见，需要在聚簇索引中查找记录并构建历史版本。
>
> 当辅助索引页被newer transaction更新时，也无法确定该辅助索引页中的内容是否对当前事务可见，同样需要查询聚簇索引来构建先前的历史版本。

> 如果当前事务初始化后，record才被其他事务修改，那么根据事务的一致性读原则，record的修改不应对当前事务可见，需要通过record对应的undo log内容还原到数据的旧版本。

> 如果`当前辅助索引中的数据被delete marked`或`当前辅助索引页被newer transaction所更新`，那么`covering index`技术将不会被使用。故而，并不会直接从辅助索引中返回值，innodb而是会再次从clustered index中查询记录。