MySql MVCC的原理总结

MySQL MVCC 原理详解

MVCC (Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制) 是 MySQL 实现并发访问控制的核心机制之一，主要应用于 InnoDB 存储引擎。

一、MVCC 基本概念

MVCC 是一种通过保存数据在某个时间点的快照来实现并发控制的方法。它使得不同事务在同一时间看到的数据版本可能不同，从而避免了读取操作被写入操作阻塞。

二、MVCC 核心组件

1. 隐藏字段

InnoDB 每行记录都包含几个隐藏字段：

• DB_TRX_ID：6字节，记录最近修改该行数据的事务ID
• DB_ROLL_PTR：7字节，指向该行回滚段的指针（即指向undo log）
• DB_ROW_ID：6字节，隐藏的自增ID（当没有主键时生成）

2. Undo Log

存储数据被修改前的值，用于：

• 事务回滚
• 实现MVCC，提供历史版本数据

3. Read View

事务进行快照读时产生的读视图，包含：

• trx_ids：当前活跃(未提交)事务ID列表
• low_limit_id：创建ReadView时系统应该分配给下一个事务的ID
• up_limit_id：活跃事务列表中最小的事务ID
• creator_trx_id：创建该ReadView的事务ID

三、MVCC 实现原理

1. 版本链

每行记录通过 DB_ROLL_PTR 指向 undo log 形成一个版本链，可以回溯到该记录的所有历史版本。

2. 可见性判断规则

判断记录某个版本是否对当前事务可见：

1. 如果 DB_TRX_ID == creator_trx_id：当前事务修改的记录，可见
2. 如果 DB_TRX_ID < up_limit_id：该版本在ReadView创建前已提交，可见
3. 如果 DB_TRX_ID >= low_limit_id：该版本在ReadView创建后产生，不可见
4. 如果 up_limit_id <= DB_TRX_ID < low_limit_id：
   • 如果 DB_TRX_ID 在 trx_ids 列表中：未提交，不可见
   • 否则：已提交，可见

3. 不同隔离级别的实现

• READ COMMITTED：每次读取都生成新的ReadView
• REPEATABLE READ：第一次读取时生成ReadView，后续复用

四、MVCC 操作示例

插入操作

1. 分配事务ID
2. 写入数据，设置 DB_TRX_ID 为当前事务ID
3. DB_ROLL_PTR 指向 undo log 中的插入记录

更新操作

1. 分配事务ID
2. 将当前记录拷贝到 undo log
3. 修改当前记录，更新 DB_TRX_ID 和 DB_ROLL_PTR

删除操作

1. 分配事务ID
2. 将当前记录拷贝到 undo log
3. 设置记录的删除标志位

五、MVCC 优缺点

优点：

• 读不加锁，读写不冲突
• 提高了并发性能
• 实现了非阻塞读

缺点：

• 需要维护多个版本，增加了存储空间
• 需要定期清理不再需要的版本数据
• 写操作仍然需要加锁

六、MVCC 与 Purge 机制

InnoDB 通过 Purge 线程清理不再需要的 undo log：

• 当没有事务需要访问这些旧版本时
• 系统表空间中记录最老的ReadView，确定哪些版本可以清理

MVCC 是 MySQL 实现高并发的重要机制，理解其原理对于优化数据库性能和解决并发问题非常有帮助。