关于事务那点事：MVCC多版本并发控制

MVCC（Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制）是一种用于解决数据库事务并发问题的机制，能够支持高效的读写操作。它通过为每条记录维护多个版本，保证事务间互不干扰，实现高性能的并发控制。

MVCC基本概念

• 核心思想：
  每次对数据的修改（如插入、更新、删除）都会生成一个新的版本，而不是直接覆盖原来数据。读操作则根据事务的快照读取数据的合适版本，从而避免阻塞读操作。

• 特点：

  • 读写分离：读操作不会阻塞写操作，写操作也不会阻塞读操作。
  • 基于时间戳或事务 ID：每个事务在开始时获取一个时间戳或事务 ID，用于确定其可见的数据版本。

InnoDB中的MVCC的实现

MySQL 的 InnoDB 存储引擎通过 MVCC 支持事务隔离级别 READ COMMITTED 和 REPEATABLE READ。

1. 数据行的隐藏字段

• 在 InnoDB 中，每条记录除了用户定义的字段，还包含以下两个隐藏字段：

  • trx_id（事务 ID）：记录最后一次修改该行的事务 ID。
  • roll_pointer（回滚指针）：指向 Undo Log（回滚日志）的指针，用于定位之前的数据版本。

2. Undo Log（回滚日志）

• 每次修改数据时，会在 Undo Log 中记录旧版本的数据。
• 通过 roll_pointer 链接多个版本，从而形成一个版本链。

• Undo Log 的作用：

  • 支持事务回滚。
  • 提供历史版本数据，供其他事务读取。
• 示例：
• 假设事务依次更新一条记录，生成如下版本链：

Row (Current Version) -> Row (Old Version 1) -> Row (Old Version 2) -> ...

3. 可见性判断规则

一个事务在读取数据时，会判断某个版本是否对其可见，判断依据是 当前事务的快照（Snapshot），与以下条件相关：

关键字段：

(1) 当前事务ID（current_txn_id）: 事务开始时分配的唯一ID。
(2) trx_id（版本的事务 ID）：表示该版本由哪个事务创建。
(3) 活跃事务列表：表示当前正在运行的事务集合。

可见性规则:

• trx_id < current_txn_id 且事务已提交：表示该版本由其他事务创建且已提交，因此可见。
• trx_id = current_txn_id：表示该版本是当前事务自己创建的，因此可见。
• trx_id > current_txn_id：表示该版本是由尚未启动的事务创建，不可见。
• trx_id 在活跃事务列表中：表示该版本对应的事务尚未提交，因此不可见。

4. 各隔离级别下的实现

• READ COMMITTED：

  • 每次查询都会创建一个新的快照，确保读取的是最新已提交数据。
  • 不支持可重复读（同一事务两次查询结果可能不同）。

• REPEATABLE READ（MySQL 默认）：

  • 在事务开始时创建一次快照，确保整个事务期间读取的是同一版本数据。
  • 支持可重复读，通过版本链避免幻读。