数据库面试必备：MySQL 中的 MVCC 机制详解

MySQL面试题 - MySQL 中的 MVCC 是什么?

回答重点

MVCC(Multi-Version Concurrency Control,多版本并发控制)是一种并发控制机制，允许多个事务同时读取和写入数据库，而无需互相等待，从而提高数据库的并发性能。

在MVCC中，数据库为每个事务创建一个数据快照。每当数据被修改时，MySQL不会立即覆盖原有数据，而是生成新版本的记录。每个记录都保留了对应的版本号或时间戳。

多版本之间串联起来就形成了一条版本链，这样不同时刻启动的事务可以无锁地获得不同版本的数据（普通读)。此时读(普通读)写操作不会阻塞。

写操作可以继续写，无非就是会创建新的数据版本（但只有在事务提交后，新版本才会对其他事务可见。未提交的事务修改不会影响其他事务的读取），历史版本记录可供已经启动的事务读取。

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什么是 MVCC？

MVCC（Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制）是 MySQL 中 InnoDB 存储引擎实现的一种并发控制机制。它通过在数据库中维护数据的多个版本，使得读操作不会阻塞写操作，写操作也不会阻塞读操作，从而提高了数据库的并发性能。

与传统锁机制不同，MVCC 不是通过加锁来保证事务隔离性，而是通过保存数据在某个时间点的快照来实现的。

MVCC 的核心概念

1. 版本链

InnoDB 中每行记录都有两个隐藏字段：

• DB_TRX_ID：记录最近修改该行数据的事务ID
• DB_ROLL_PTR：指向该行数据在回滚段（undo log）中的上一个版本指针

2. ReadView

ReadView 是事务在快照读时产生的读视图，包含：

• m_ids：当前活跃（未提交）的事务ID列表
• min_trx_id：最小活跃事务ID
• max_trx_id：预分配的下一个事务ID
• creator_trx_id：创建该ReadView的事务ID

MVCC 工作原理

数据可见性判断规则

对于某条记录的某个版本，判断对当前事务是否可见：

1. 如果 DB_TRX_ID < min_trx_id：说明该版本在ReadView创建前已提交，可见
2. 如果 DB_TRX_ID >= max_trx_id：说明该版本在ReadView创建后产生，不可见
3. 如果 min_trx_id <= DB_TRX_ID < max_trx_id：
   • 如果 DB_TRX_ID 在 m_ids 中：说明该版本由未提交事务产生，不可见
   • 否则：说明该版本已提交，可见

不同隔离级别下的 MVCC

1. READ COMMITTED：每次读取都生成新的ReadView
2. REPEATABLE READ（MySQL默认）：第一次读取时生成ReadView，后续复用

MVCC 实现细节

Undo 日志

MVCC 依赖 undo log 来构建版本链：

• INSERT undo log：事务回滚时需要，提交后可立即删除
• UPDATE undo log：用于MVCC，需要根据系统活跃ReadView判断是否可以删除

Purge 机制

• 清理不再需要的旧版本数据
• 由后台purge线程执行
• 根据系统中最老的ReadView判断哪些undo log可以清理

MVCC 的优势与限制

优势

• 读不加锁，读写不冲突
• 并发性能高
• 避免幻读问题（在RR隔离级别下）

限制

• 需要额外存储空间维护多个版本
• 需要定期清理旧版本数据
• 写操作仍然需要加锁

实际应用示例

-- 事务1
START TRANSACTION;
UPDATE users SET name = 'Alice' WHERE id = 1;

-- 事务2（在事务1提交前执行）
START TRANSACTION;
SELECT name FROM users WHERE id = 1; -- 读取到的是旧数据
COMMIT;

-- 事务1提交后
COMMIT;

-- 新事务读取
START TRANSACTION;
SELECT name FROM users WHERE id = 1; -- 读取到新数据'Alice'

通过 MVCC 机制，事务2在事务1提交前后读取到的数据保持一致（在REPEATABLE READ级别），保证了事务隔离性。

总结

MVCC 是 MySQL InnoDB 实现高并发的重要机制，它通过版本链和ReadView实现了读写不阻塞的特性。理解MVCC对于优化数据库性能、解决并发问题具有重要意义。