MVCC（Multi-Version Concurrency Control）是一種并發(fā)控制機制，用于解決數(shù)據(jù)庫并發(fā)訪問中，數(shù)據(jù)一致性問題。它通過在讀寫操作期間保存多個數(shù)據(jù)版本，以提供并發(fā)事務間的隔離性，從而避免了傳統(tǒng)的鎖機制所帶來的資源爭用和阻塞問題。

所謂的一致性問題，就是在并發(fā)事務執(zhí)行時，應該看到那些數(shù)據(jù)和不應該看到那些數(shù)據(jù)。

在 MVCC 機制中，每個事務的讀操作都能看到事務開始之前的一致性數(shù)據(jù)快照，而不受其他并發(fā)事務的修改的影響。核心思想是通過創(chuàng)建多個數(shù)據(jù)版本，保持事務的一致性和隔離性。

使用 MVCC 機制解決了 RR 隔離級別中，部分幻讀問題，但又沒把全部幻讀問題都解決。

• MVCC 解決了 RR 隔離級別中，快照讀的幻讀問題。多次查詢快照讀時，因為 RR 級別是復用 Read View（讀視圖），所以沒有幻讀問題。
• 但 MVCC 解決不了 RR 隔離級別中，如果遇到快照讀和當前讀（讀取當前最新的數(shù)據(jù)）中間發(fā)生過添加操作，那么 Read View 不能復用，就出現(xiàn)了幻讀的問題。

快照讀和當前讀

快照讀：是指在一個事務中，讀取的數(shù)據(jù)版本是在事務開始時已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)版本，而不是最新的數(shù)據(jù)版本。這種讀取方式提供了事務在執(zhí)行期間看到的數(shù)據(jù)視圖的一致性，select 查詢就是快照讀。當前讀：是指在事務中讀取最新的數(shù)據(jù)版本，以下幾種操作都是當前讀：

• select ... for update;
• select ... lock in share mode;
• insert ...
• update ...
• delete ...

MVCC 實現(xiàn)原理

MVCC 主要是依靠以下兩部分實現(xiàn)的：

1. Undo Log 鏈
2. Read View（讀視圖或者叫一致性視圖）

Undo Log 鏈

我們知道 Undo Log 主要是用于數(shù)據(jù)庫中事務回滾的，但在 MVCC 機制中也發(fā)揮著重要的作用，那什么是 Undo Log 鏈呢？

Undo Log 鏈是指在每個數(shù)據(jù)對象上維護的 Undo Log 記錄鏈表。每張表都會有與之相對應的 Undo Log 鏈，用于記錄修改前的數(shù)據(jù)信息（以方便數(shù)據(jù)進行回滾）。

Read View

Read View（讀視圖）用于管理事務之間數(shù)據(jù)可見性的一種機制。Read View 在特定時刻為事務創(chuàng)建的一個快照，該快照包含了在該時刻所有未提交事務的事務標識符，以及其他一些輔助信息。

在 Read View 中包含了以下 4 個主要的字段：

1. m_ids：當前活躍的事務編號集合。
2. min_trx_id：最小活躍事務編號。
3. max_trx_id：預分配事務編號，當前最大事務編號+1。
4. creator_trx_id：ReadView 創(chuàng)建者的事務編號。

RC 級別中，每次快照讀都會生成一個全新的 Read View，而 RR 級別中同一個事務會復用一個 Read View。

有了 Read View 和 Undo Log 鏈之后，并發(fā)事務在查詢時就知道要讀取那些數(shù)據(jù)了。

判斷方法

判斷方法是根據(jù) Read View 中的 4 個重要字段，先去 Undo Log 中最新的數(shù)據(jù)行進行比對，如果滿足下面 Read View 的判斷條件，則返回當前行的數(shù)據(jù)，如果不滿足則繼續(xù)查找 Undo Log 的下一行數(shù)據(jù)，直到找到滿足的條件的數(shù)據(jù)為止，如果查詢完沒有滿足條件的數(shù)據(jù)，則返回 NULL。

判斷規(guī)則

1. trx_id==creator_trx_id：先將 Undo Log 最新數(shù)據(jù)行中的 trx_id 和 ReadView 中的 creator_trx_id 進行對比，如果他們兩個值相同，則說明是在同一個事務中執(zhí)行，那么直接返回當前 Undo Log 的數(shù)據(jù)行即可，如果不相等，則繼續(xù)下面流程。
2. trx_id<min_trx_id：如果 trx_id 小于 min_trx_id，則說明在執(zhí)行查詢時，其他事務已經(jīng)提交此行數(shù)據(jù)了，那么直接返回此行數(shù)據(jù)即可，如果大于等于，則繼續(xù)下面流程。
3. trx_id>max_trx_id：如果 trx_id 如果大于等于 max_trx_id，則說明該行數(shù)據(jù)比當前操作執(zhí)行的晚，當前行數(shù)據(jù)不可見，繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)流程。
4. min_trx_id<=trx_id<max_trx_id：trx_id 在 min_trx_id 和 max_trx_id 之間還分為以下兩種情況：

1. trx_id 在 m_ids 中：說明事務尚未執(zhí)行完，該行數(shù)據(jù)不可被訪問。
2. trx_id 未在 m_ids 中：說明事務已經(jīng)執(zhí)行完，可以返回該行數(shù)據(jù)。

以上判斷規(guī)則從 Undo Log 最新的行數(shù)據(jù)，逐行對比，直到找到匹配的數(shù)據(jù)，否則查詢完未匹配上，則返回 NULL。

小結

MVCC 的實現(xiàn)主要依賴讀視圖 Read View 和 Undo Log 鏈，通過 Read View 中的 4 個字段，判斷要讀取 Undo Log 中數(shù)據(jù)，從而解決了數(shù)據(jù)庫并發(fā)訪問中，數(shù)據(jù)一致性的問題。

MVCC 主要應用于 InnoDB 引擎中的 RC 事務隔離級別和 RR 隔離級別，其中 RC 隔離級別每次快照讀都會生成一個新的 Read View，而 RR 隔離級別只在第一次快照讀時生成 Read View，之后會復用 Read View，從而解決了（部分）幻讀問題。