MVCC（多版本并发控制）是数据库系统中的一种乐观并发控制方式，通过可见性算法实现高效的并发访问。

MVCC的两种读形式包括快照读（无需加锁，读取当前事务可见版本）和当前读（读取最新版本，涉及增删改操作）。

MVCC通过隐藏字段（如RowID、事务ID、回滚指针）和undo log（记录事务操作的日志）来实现。

可见性算法通过比较事务ID和系统活跃事务列表判断数据对当前事务的可见性，从而避免了锁的使用带来的性能问题。

01.MVCC原理

参考 (opens new window)

1、MVCC概述

• MySQL 的 MVCC（多版本并发控制）机制用于解决读写冲突，保证事务的隔离性
• 其底层原理主要基于每行数据的版本管理和事务的快照隔离
• 每当对行数据进行修改时，MySQL 会生成一个新的版本，而不是直接修改原有数据
• 这是通过在每行数据中增加两个隐藏列来实现的
  • 一个是 trx_id，表示修改该行的事务 ID
  • 另一个是 delete_flag，用于标记行是否已被删除

2、快照读和当前读

• 快照读：

  • 读取的只是当前事务的可见版本，不用加锁
  • 而你只要记住 简单的 select 操作就是快照读(select * from table where id = xxx)

• 当前读：

  • 读取的是当前最新版本，比如 特殊的读操作，更新/插入/删除操作
  • 当前读会被其他事务的写操作阻塞，确保读取的是最新的数据状态

3、MVCC 实现原理

1）MVCC隐藏字段

• MVCC 使用了“三个隐藏字段”来实现版本并发控制

RowID	DB_TRX_ID	DB_ROLL_PTR	id	name	password
自动创建的id	事务id	回滚指针	id	name	password

• RowID：隐藏的自增ID，当建表没有指定主键，InnoDB会使用该RowID创建一个聚簇索引
• DB_TRX_ID：最近修改（更新/删除/插入）该记录的事务ID
• DB_ROLL_PTR：回滚指针，指向这条 记录的上一个版本
• 删除标记（Delete Flag）：指示该行是否已被逻辑删除

2）MVCC 的 可见性算法

• undoLog: 事务的回滚日志，是 可见性算法 的非常重要的部分，分为两类

  • insert undo log：

    • 事务在插入新记录产生的undo log，当事务提交之后可以直接丢弃

  • update undo log：

    • 事务在进行 update 或者 delete 的时候产生的 undo log，在快照读的时候还是需要的，所以不能直接删除

    • 只有当系统没有比这个log更早的read-view了的时候才能删除

    • ps：所以长事务会产生很多老的视图导致undo log无法删除 大量占用存储空间

• read-view: 读视图，是MySQL秒级创建视图的必要条件

  • 比如一个事务在进行 select 操作(快照读)的时候会创建一个 read-view ，这个read-view 其实只是三个字段
  • alive_trx_list：read-view生成时所有活跃事务 ID 列表
  • up_limit_id：记录上面的 alive_trx_list 中的 最小事务 ID
  • low_limit_id：目前已出现的事务ID的最大值 + 1（表示将来可能出现的事务的下限）

• 可见性算法规则 指的是 当前事务 对特定数据记录的可见性判断
• 当前事务：是正在执行某些操作的事务，它有自己的事务 ID
• DB_TRX_ID：
  • 最后一次对特定数据行进行修改的事务的 ID（插入、更新或删除操作）

• 1）比 读视图最小事务ID 还小(可见)

  • 比较 DB_TRX_ID（最近修改事务ID） 与 up_limit_id（前读视图中 最小事务 ID）
  • 如果 最近修改事务ID ≤ 最小事务 ID，当前事务可以看到该记录（否则，进入下一步判断）

• 2）比 读视图当时最大事务ID还大（不可见）

  • 比较 DB_TRX_ID最近修改事务ID） 与 low_limit_id（前读视图中 事务ID的最大值 + 1）
  • 如果 最近修改事务ID ≥ 事务ID的最大值 + 1，则当前事务无法看到该记录（否则，进入下一步判断）

• 3）如果最近修改事务已经完成提交（可见）

  • 判断 DB_TRX_ID（最近修改事务ID） 是否在活跃事务的数组中
  • 如果在活跃事务列表中，则该记录尚未提交，对当前事务不可见
  • 如果不在，则该记录已提交，当前事务可见