看一遍就理解：MVCC原理详解

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大家好，我是连边。前一篇文章中，我提到了undo log在MySQL InnoDB存储引擎中的作用，即实现MVCC（多版本并发控制）。今天，我将推荐一篇由田螺撰写的文章，这篇文章非常精彩，我坚信阅读之后，你会有满满的收获。

MVCC实现原理是一道高频率面试题，最近技术讨论群的小伙伴们一直在讨论，让我们一起深入了解。

前言

MVCC的实现原理是数据库面试中的高频问题，技术讨论群的小伙伴们一直在探讨，让我们共同学习。

相关数据库知识点回顾

事务是由一系列有限的数据库操作组成的，这些操作要么全部执行，要么全部不执行。它是一个不可分割的工作单位。比如，当进行一笔转账操作时，如果转账过程中的某个环节出错，为了保证数据的一致性，就需要事务来回滚操作，确保转账操作的完整性。

事务具有四个典型特性：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）。

事务并发可能导致脏读、不可重复读、幻读等并发问题。

脏读发生在事务A读取到了事务B未提交的修改数据时。

不可重复读指的是在同一个事务内，前后多次读取同一数据时，返回的数据内容不一致。

幻读发生在事务A查询特定条件的数据时，事务B在此期间插入了符合查询条件的数据，导致事务A再次查询时结果集不同。

为了解决并发事务的并发问题，数据库设计了四种隔离级别，包括读未提交、读已提交、可重复读、串行化（Serializable）。

读未提交隔离级别允许事务读取其他未提交事务的数据，但会存在脏读、不可重复读、幻读问题。

读已提交隔离级别仅允许事务读取已提交的数据，解决了脏读问题，但仍然存在不可重复读和幻读问题。

可重复读隔离级别限制了事务在读取数据时不能修改数据，解决了不可重复读问题，但仍然存在幻读问题。

串行化隔离级别是事务隔离级别的最高级别，所有事务都是顺序执行的，可以避免脏读、不可重复读与幻读的所有并发问题，但性能较低。

通过加锁实现事务隔离性，但频繁加锁降低了数据库性能。为了解决性能问题，MVCC多版本并发控制应运而生。

什么是 MVCC？

MVCC（Multi-Version Concurrency Control）是一种并发控制方法，通常在数据库管理系统中实现对数据库的并发访问，在编程语言中实现事务内存。它允许数据库中的多个版本的数据同时存在。在某个事务操作时，通过查看记录的事务版本id，并根据事务隔离级别判断读取哪个版本的数据。

MVCC在读已提交、可重复读隔离级别中实现，提供了一种更高效的方式处理读写冲突，有效提高了数据库并发性能。

MVCC实现的关键知识点

事务每次启动时，都会从数据库获取一个自增长的事务ID，用于判断事务的执行顺序。

InnoDB引擎中，每条记录都包含两个隐藏字段：trx_id（事务ID）和roll_pointer（回滚指针），在没有主键或非NULL唯一键的情况下，还可能包含一个row_id字段。

undo log用于记录数据修改前的状态，当事务回滚时，可以通过undo log还原数据。

多个事务并行操作同一行数据时，会产生多个版本。undo log与版本链相互关联，用于表示不同事务对同一行数据的修改。

快照读是指读取记录的可见版本，而当前读则指读取记录的最新版本。

Read View是数据库生成的读取数据的规则，用于判断当前事务可见的数据版本。

MVCC实现原理分析

InnoDB通过Read View和undo log实现MVCC，undo log保存历史快照，Read View的可见性规则帮助判断当前版本的数据是否可见。

在读已提交隔离级别下，可能存在不可重复读问题。具体流程如下：

通过Read View生成时刻的事务ID和版本链，判断当前事务是否可见数据。在实例分析中，可以看到在不可重复读问题的场景下，事务A和事务B的交互情况。

在可重复读隔离级别下，解决不可重复读问题。通过复用老的Read View副本，确保相同的查询结果一致。

网络传言称MVCC的可重复读隔离级别解决了幻读问题。通过实例分析，发现RR隔离级别在特定场景下仍然存在幻读问题。

总结

MVCC通过多版本并发控制方法，实现高效并发访问，解决事务并发带来的问题，提升数据库性能。通过理解MVCC的关键知识点和隔离级别的实现细节，可以更好地理解和应用MVCC在数据库中的实际应用。