1. 什么是MVCC？

MVCC（Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制）是数据库系统中用于实现并发控制的一种技术。它通过保存数据在某个时间点的快照来实现，使得在同一个数据行上可以同时存在多个版本，从而允许读操作不会阻塞写操作，写操作也不会阻塞读操作，提高了数据库的并发性能。

2. MVCC在MySQL中的应用

在MySQL中，MVCC主要应用于InnoDB存储引擎，用于实现事务的隔离级别，特别是“可重复读（REPEATABLE READ）”和“读已提交（READ COMMITTED）”隔离级别。MVCC通过为每行记录添加额外的版本信息来实现，使得不同事务可以访问到不同版本的数据。

3. MVCC的实现原理

3.1 版本链

在InnoDB中，每行记录除了存储实际数据外，还包含几个隐藏字段：

• DB_TRX_ID：最近一次修改该行记录的事务ID。
• DB_ROLL_PTR：回滚指针，指向该行记录的上一个版本，用于构建版本链。
• DB_ROW_ID：行ID，如果表没有定义主键，InnoDB会自动生成一个行ID作为聚簇索引。

3.2 Undo日志

Undo日志用于记录数据被修改前的值，以便在事务回滚时恢复数据。同时，Undo日志也用于实现MVCC，通过回滚指针（DB_ROLL_PTR）将不同版本的数据行连接起来，形成一个版本链。

3.3 Read View

Read View是事务在某一时刻对数据库的一个快照，用于判断当前事务能够看到哪些版本的数据。Read View主要包含以下几个关键信息：

• m_ids：当前活跃事务ID的列表，即那些尚未提交的事务ID。
• min_trx_id：m_ids中的最小事务ID。
• max_trx_id：系统应该分配给下一个事务的ID值。
• creator_trx_id：创建该Read View的事务ID。

4. 如何判断数据版本是否可见

当事务执行一个查询操作时，会生成一个Read View，然后通过以下规则判断数据行的某个版本是否可见：

1. 如果数据行版本的事务ID（DB_TRX_ID）小于min_trx_id，表示该版本是已提交事务的修改，因此该版本对当前事务可见。
2. 如果数据行版本的事务ID（DB_TRX_ID）大于等于max_trx_id，表示该版本是当前事务开始之后才开启的事务的修改，因此该版本对当前事务不可见。
3. 如果数据行版本的事务ID（DB_TRX_ID）在min_trx_id和max_trx_id之间，需要进一步判断：
   • 如果DB_TRX_ID在m_ids列表中，表示该版本是由当前活跃事务修改的，因此该版本对当前事务不可见。
   • 如果DB_TRX_ID不在m_ids列表中，表示该版本是已提交事务的修改，因此该版本对当前事务可见。
4. 如果数据行版本的事务ID（DB_TRX_ID）等于creator_trx_id，表示该版本是当前事务自己修改的，因此该版本对当前事务可见。

如果当前版本不可见，则通过回滚指针（DB_ROLL_PTR）找到上一个版本，并重复上述判断过程，直到找到一个可见的版本或到达版本链的末尾。

5. 不同隔离级别下MVCC的行为

5.1 读已提交（READ COMMITTED）

在“读已提交”隔离级别下，每次执行查询操作时都会生成一个新的Read View。因此，一个事务可以看到其他事务已提交的修改。

5.2 可重复读（REPEATABLE READ）

在“可重复读”隔离级别下，一个事务在第一次执行查询操作时生成一个Read View，并在整个事务期间都使用这个Read View。因此，一个事务在事务期间看到的数据是一致的，不会看到其他事务已提交的修改。

6. 示例

假设有以下事务操作：

1. 事务1（事务ID为100）将某行记录的值从A修改为B。
2. 事务2（事务ID为101）将同一行记录的值从B修改为C。

此时，该行记录的版本链可能如下：

• 版本1：值A，事务ID为99，回滚指针指向NULL。
• 版本2：值B，事务ID为100，回滚指针指向版本1。
• 版本3：值C，事务ID为101，回滚指针指向版本2。

如果当前有一个事务3（事务ID为102）执行查询操作，其Read View的m_ids为[100, 101]，min_trx_id为100，max_trx_id为103，creator_trx_id为102。事务3将按照以下步骤判断：

1. 首先检查版本3，其事务ID为101，在m_ids列表中，因此不可见。
2. 通过回滚指针找到版本2，其事务ID为100，同样在m_ids列表中，因此也不可见。
3. 再通过回滚指针找到版本1，其事务ID为99，小于min_trx_id，因此可见，事务3将看到值A。

7. MVCC的优点

1. 提高并发性能：读操作不会阻塞写操作，写操作也不会阻塞读操作。
2. 避免脏读、不可重复读和幻读：通过版本控制，事务可以看到一致的数据视图。

8. 总结

MVCC是MySQL InnoDB存储引擎实现高并发事务处理的关键技术之一。通过保存数据行的多个版本，并利用Read View来判断数据版本的可见性，MVCC使得数据库在保证事务隔离性的同时，提高了并发性能。理解MVCC的实现原理，有助于我们更好地理解MySQL的事务处理机制，并优化数据库的并发性能。