mvcc是什么

最新推荐文章于 2025-05-12 11:23:33 发布

Jun_0729

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MVCC，全称Multi-Version Concurrency Control，即多版本并发控制，是一种用于管理数据库并发操作的技术。它允许数据库在保持一致性的同时，提高系统的并发性能。MVCC主要应用于支持事务的数据库系统中，如MySQL的InnoDB存储引擎。

MVCC的主要特点包括：

版本控制：MVCC为每个数据行维护多个版本，每个版本记录了不同事务对数据行的修改。这些版本通过一种称为“undo log”的日志机制实现。
非锁定读取：在可重复读（REPEATABLE READ）隔离级别下，普通SELECT查询可以读取到事务开始时创建的一致性视图（Read View）所反映的数据版本，而不会阻塞其他事务对数据的修改操作。
提高并发性：MVCC通过减少锁的需求，提高了数据库的并发性能。读操作通常不需要等待写操作完成，写操作也不需要长时间持有锁。
快照读：在快照读操作中，MVCC允许事务读取到一致性的数据库视图，即使在读取过程中其他事务对数据进行了修改。
隔离级别的支持：MVCC支持不同的事务隔离级别，如READ COMMITTED、REPEATABLE READ和SERIALIZABLE，每种隔离级别对幻读和不可重复读的处理方式不同。

MVCC的工作机制：

事务开始：当一个事务开始时，如果隔离级别是可重复读，它会创建一个一致性视图（Read View）。
读取操作：事务在读取数据时，会根据一致性视图来确定应该读取哪个版本的记录。如果记录的版本比一致性视图的版本旧，或者记录是由当前事务自己创建或修改的，则可以读取该记录。
写入操作：当事务需要修改数据时，它会创建新的记录版本，并保留旧版本以供其他可能仍然需要它的并发事务使用。
版本链：每个数据行都有一个版本链，链接到所有旧版本。这样，不同的事务可以看到不同版本的数据，这取决于它们的一致性视图。
垃圾收集：旧版本的数据行最终会被垃圾收集器清除，这通常是由一个后台进程根据事务ID来判断的，以确保不再有事务需要访问这些旧版本。

MVCC是现代数据库系统中实现高并发和数据一致性的关键技术之一。通过这种方式，数据库可以在保持数据一致性的同时，提供良好的并发性能。

🤔 MVCC 在 MySQL 中是如何实现的？

在MySQL中，MVCC（多版本并发控制）主要通过以下机制实现：

Undo Log（回滚日志）：InnoDB通过undo log来保存数据的历史版本。每次事务对数据进行修改时，都会将修改前的数据版本保存在undo log中。这些历史版本通过回滚指针（DB_ROLL_PTR）连接，形成版本链，使得数据库能够提供数据的旧版本给需要它的事务。
版本链：MySQL的每一行记录逻辑上是一个链表，包含多个版本。版本链的头部是最新的数据版本，尾部是最早的数据版本。事务可以通过版本链访问数据的不同版本。
Read View（一致性视图）：在可重复读（REPEATABLE READ）隔离级别下，事务开始时会创建一个Read View，这是一个数据的快照。Read View包含了事务开始时数据库中数据行的一个一致性视图，事务只能看到在事务启动前已经提交的数据。Read View用于确定哪些数据版本对当前事务是可见的。
系统版本号（System Version Number）：InnoDB为每个事务分配一个递增的系统版本号，称为事务ID（trx_id）。每行数据记录了最后一次修改它的事务ID（DB_TRX_ID）。当读取数据时，InnoDB会比较事务ID和系统版本号，以决定数据的可见性。
隔离级别的支持：MVCC在Read Committed和Repeatable Read隔离级别下工作。在Read Committed级别下，每次读取都基于当前已经提交的最新版本，因此快照读是每次返回最新的数据。在Repeatable Read级别下，快照读总是基于事务启动时的版本快照，因此即使其他事务提交了新的数据，当前事务依然看到的是旧数据，直到它自己提交。
隐藏字段：InnoDB在每行数据中添加了三个隐藏字段来支持MVCC：
- DB_TRX_ID：记录插入或更新该行的最后一个事务的事务ID。
- DB_ROLL_PTR：指向该行对应的undo log的指针，用于追踪数据的历史版本。
- DB_ROW_ID：一个自增的行ID，用于在没有显式主键的情况下创建聚簇索引。

通过这些机制，InnoDB的MVCC实现了非阻塞的读操作，提高了数据库的并发性能，同时保证了事务的隔离性和数据的一致性。

📚 能否详细解释一下 MVCC 中的 Read View 是什么？

在MySQL的InnoDB存储引擎中，MVCC（多版本并发控制）通过Read View机制来处理并发事务中的一致性问题，尤其是在可重复读（REPEATABLE READ）隔离级别下。Read View是MVCC中一个关键的概念，它为事务提供了一种方式来访问数据的一致性视图。

Read View 的作用

Read View的主要作用是确保事务在执行期间能够看到一致性的数据视图，即使在事务执行过程中其他事务对数据进行了修改。这样，事务在执行期间不会因为其他事务的并发修改而看到中间状态的数据，从而保证了事务的可重复读性。

Read View 的创建

在可重复读隔离级别下，事务在执行第一个读取操作时会创建一个Read View。这个Read View包含了事务开始时所有活跃事务的信息，以及所有已经提交的事务的系统版本号。Read View一旦创建，在其事务的整个生命周期内都是不变的。

Read View 的内容

一个Read View通常包含以下信息：

m_ids：一个数组，包含了创建Read View时所有活跃的事务的事务ID（trx_id）。这些事务的ID是大于或等于Read View中m_ids数组中最小值的。
min_trx_id：Read View创建时，当前系统中活跃的最小事务ID。
max_trx_id：Read View创建时，当前系统中活跃的最大事务ID。
creator_trx_id：创建这个Read View的事务的事务ID。
up_limit_id：Read View创建时，当前系统中活跃的最大事务ID加1。
low_limit_id：Read View创建时，当前系统中活跃的最小事务ID。
read_view_active：一个标志，表示Read View是否处于活动状态。

Read View 的工作机制

当事务需要读取数据时，InnoDB会使用Read View来决定数据的哪个版本对当前事务是可见的。这个过程通常遵循以下规则：

如果数据的DB_TRX_ID小于min_trx_id，表示修改该数据的事务在Read View创建前已经提交，因此数据对当前事务是可见的。
如果数据的DB_TRX_ID大于max_trx_id，表示修改该数据的事务在Read View创建后开始，因此数据对当前事务不可见。
如果数据的DB_TRX_ID在min_trx_id和max_trx_id之间，需要进一步检查：
- 如果DB_TRX_ID不在m_ids数组中，表示修改该数据的事务在Read View创建前已经提交，数据对当前事务是可见的。
- 如果DB_TRX_ID在m_ids数组中，表示修改该数据的事务在Read View创建后开始，数据对当前事务不可见。
对于插入或删除操作，InnoDB会检查事务ID是否与Read View的creator_trx_id相同，以确定操作是否由当前事务自己执行。

通过这种方式，Read View确保了事务在执行期间能够看到一致性的数据视图，即使在事务执行过程中其他事务对数据进行了修改。这是MVCC在MySQL中实现可重复读隔离级别的关键机制之一。

🤔 MVCC 中的 Read View 如何与 InnoDB 的其他机制协同工作？

在MySQL的InnoDB存储引擎中，MVCC（多版本并发控制）通过Read View机制与InnoDB的其他机制协同工作，以实现事务的隔离性。以下是Read View如何与InnoDB的其他机制协同工作的详细解释：

事务ID与版本控制：InnoDB为每个事务分配一个递增的事务ID（trx_id），并使用这个ID来记录数据行的最后一次修改事务。这样，InnoDB可以通过事务ID来判断当前事务是否能够看到某一行数据的特定版本。
Undo Log：当事务修改数据时，InnoDB会将原始的数据版本存储在Undo Log中。这些历史版本通过roll_pointer指针连接，形成版本链，允许在并发环境下，不同事务可以读取到数据的不同版本。
一致性视图（Consistent Read View）：在可重复读（REPEATABLE READ）隔离级别下，事务开始时，InnoDB会为事务创建一个一致性视图。这个视图是数据库在某个时间点的快照，包含了事务开始时所有活跃事务的信息。之后的所有查询都会返回该视图中的数据，保证了可重复读。
Read View的生成：在可重复读隔离级别下，每个事务在第一次执行SELECT操作时会生成一个Read View，并且在整个事务期间复用这个Read View。Read View中包含了创建时所有活跃事务的ID列表，用于判断记录版本的可见性。
版本链的遍历：当事务读取数据时，InnoDB会根据Read View中的信息和版本链中的版本信息，确定该事务能够看到的版本。这个过程涉及到比较记录的DB_TRX_ID与Read View中的creator_trx_id、up_limit_id、low_limit_id以及trx_ids列表，以决定数据的可见性。
幻读的解决：在可重复读隔离级别下，虽然MVCC通过Read View和Undo Log解决了不可重复读的问题，但对于幻读，InnoDB还使用了Next-Key Lock（临键锁）来解决。Next-Key Lock是行锁和间隙锁的组合，它锁定了记录以及记录前的间隙，防止其他事务在已锁定的记录附近插入新记录，从而避免幻读。
版本回收：为了节省磁盘空间，InnoDB有专门的purge线程来清理不再需要的旧版本数据。purge线程自己也维护了一个Read View，以确保在清理过程中不会影响MVCC的正常工作。

通过这些机制的协同工作，InnoDB的MVCC能够在保证数据一致性的同时，提供非锁定读取和较高的并发性能。