1. 什么是MVCC？
MVCC（Multi-Version Concurrency Control，多版本并發控制）是數據庫系統中用于實現并發控制的一種技術。它通過保存數據在某個時間點的快照來實現，使得在同一個數據行上可以同時存在多個版本，從而允許讀操作不會阻塞寫操作，寫操作也不會阻塞讀操作，提高了數據庫的并發性能。
2. MVCC在MySQL中的應用
在MySQL中，MVCC主要應用于InnoDB存儲引擎，用于實現事務的隔離級別，特別是“可重復讀（REPEATABLE READ）”和“讀已提交（READ COMMITTED）”隔離級別。MVCC通過為每行記錄添加額外的版本信息來實現，使得不同事務可以訪問到不同版本的數據。
3. MVCC的實現原理
3.1 版本鏈
在InnoDB中，每行記錄除了存儲實際數據外，還包含幾個隱藏字段：
DB_TRX_ID：最近一次修改該行記錄的事務ID。DB_ROLL_PTR：回滾指針，指向該行記錄的上一個版本，用于構建版本鏈。DB_ROW_ID：行ID，如果表沒有定義主鍵，InnoDB會自動生成一個行ID作為聚簇索引。
3.2 Undo日志
Undo日志用于記錄數據被修改前的值，以便在事務回滾時恢復數據。同時，Undo日志也用于實現MVCC，通過回滾指針（DB_ROLL_PTR）將不同版本的數據行連接起來，形成一個版本鏈。
3.3 Read View
Read View是事務在某一時刻對數據庫的一個快照，用于判斷當前事務能夠看到哪些版本的數據。Read View主要包含以下幾個關鍵信息：
m_ids：當前活躍事務ID的列表，即那些尚未提交的事務ID。min_trx_id：m_ids中的最小事務ID。max_trx_id：系統應該分配給下一個事務的ID值。creator_trx_id：創建該Read View的事務ID。
4. 如何判斷數據版本是否可見
當事務執行一個查詢操作時，會生成一個Read View，然后通過以下規則判斷數據行的某個版本是否可見：
- 如果數據行版本的事務ID（
DB_TRX_ID）小于min_trx_id，表示該版本是已提交事務的修改，因此該版本對當前事務可見。 - 如果數據行版本的事務ID（
DB_TRX_ID）大于等于max_trx_id，表示該版本是當前事務開始之后才開啟的事務的修改，因此該版本對當前事務不可見。 - 如果數據行版本的事務ID（
DB_TRX_ID）在min_trx_id和max_trx_id之間，需要進一步判斷：- 如果
DB_TRX_ID在m_ids列表中，表示該版本是由當前活躍事務修改的，因此該版本對當前事務不可見。 - 如果
DB_TRX_ID不在m_ids列表中，表示該版本是已提交事務的修改，因此該版本對當前事務可見。
- 如果
- 如果數據行版本的事務ID（
DB_TRX_ID）等于creator_trx_id，表示該版本是當前事務自己修改的，因此該版本對當前事務可見。
如果當前版本不可見，則通過回滾指針（DB_ROLL_PTR）找到上一個版本，并重復上述判斷過程，直到找到一個可見的版本或到達版本鏈的末尾。
5. 不同隔離級別下MVCC的行為
5.1 讀已提交（READ COMMITTED）
在“讀已提交”隔離級別下，每次執行查詢操作時都會生成一個新的Read View。因此，一個事務可以看到其他事務已提交的修改。
5.2 可重復讀（REPEATABLE READ）
在“可重復讀”隔離級別下，一個事務在第一次執行查詢操作時生成一個Read View，并在整個事務期間都使用這個Read View。因此，一個事務在事務期間看到的數據是一致的，不會看到其他事務已提交的修改。
6. 示例
假設有以下事務操作：
- 事務1（事務ID為100）將某行記錄的值從A修改為B。
- 事務2（事務ID為101）將同一行記錄的值從B修改為C。
此時，該行記錄的版本鏈可能如下：
- 版本1：值A，事務ID為99，回滾指針指向NULL。
- 版本2：值B，事務ID為100，回滾指針指向版本1。
- 版本3：值C，事務ID為101，回滾指針指向版本2。
如果當前有一個事務3（事務ID為102）執行查詢操作，其Read View的m_ids為[100, 101]，min_trx_id為100，max_trx_id為103，creator_trx_id為102。事務3將按照以下步驟判斷：
- 首先檢查版本3，其事務ID為101，在
m_ids列表中，因此不可見。 - 通過回滾指針找到版本2，其事務ID為100，同樣在
m_ids列表中，因此也不可見。 - 再通過回滾指針找到版本1，其事務ID為99，小于
min_trx_id，因此可見，事務3將看到值A。
7. MVCC的優點
- 提高并發性能：讀操作不會阻塞寫操作，寫操作也不會阻塞讀操作。
- 避免臟讀、不可重復讀和幻讀：通過版本控制，事務可以看到一致的數據視圖。
8. 總結
MVCC是MySQL InnoDB存儲引擎實現高并發事務處理的關鍵技術之一。通過保存數據行的多個版本，并利用Read View來判斷數據版本的可見性，MVCC使得數據庫在保證事務隔離性的同時，提高了并發性能。理解MVCC的實現原理，有助于我們更好地理解MySQL的事務處理機制，并優化數據庫的并發性能。
