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MySQL MVCC（多版本并发控制）详解

news 2025/6/25 13:11:46

1. 什么是MVCC？

MVCC（Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制） 是 MySQL（InnoDB引擎）实现高并发访问的核心机制之一。它通过在同一时刻保存数据的多个版本，使得：

读操作不阻塞写操作
写操作不阻塞读操作
提高数据库的并发性能

📌 对比锁机制：

传统锁（如行锁）会导致读写冲突
MVCC 通过数据多版本实现非阻塞读

2. MVCC 核心原理

2.1 版本链与隐藏字段

InnoDB 每行记录包含3个隐藏字段：

DB_TRX_ID（6字节）：最近修改该行的事务ID
DB_ROLL_PTR（7字节）：回滚指针，指向Undo Log中的旧版本
DB_ROW_ID（6字节）：行ID（无主键时自动生成）

-- 实际存储结构（伪代码）
row = {id: 1, name: "Alice",DB_TRX_ID: 100, DB_ROLL_PTR: 0x123456, DB_ROW_ID: 1
}

2.2 Undo Log（回滚日志）

存储数据被修改前的历史版本，形成版本链
用于：
- 事务回滚（ROLLBACK）
- MVCC 读一致性视图

2.3 ReadView（一致性视图）

决定事务能看到哪个版本的数据，包含：

creator_trx_id：创建该ReadView的事务ID
m_ids：生成ReadView时活跃的事务ID列表
min_trx_id：m_ids中的最小ID
max_trx_id：系统下一个待分配的事务ID

3. MVCC 工作流程

3.1 读操作（SELECT）

通过 ReadView 判断数据可见性：

如果 DB_TRX_ID < min_trx_id：说明数据在ReadView创建前已提交 → 可见
如果 DB_TRX_ID >= max_trx_id：说明数据在ReadView创建后修改 → 不可见
如果 min_trx_id <= DB_TRX_ID < max_trx_id：
- 若 DB_TRX_ID ∈ m_ids：说明事务未提交 → 不可见
- 否则 → 可见

3.2 写操作（UPDATE/DELETE）

新数据写入时，旧数据进入 Undo Log
更新 DB_TRX_ID 为当前事务ID
更新 DB_ROLL_PTR 指向旧版本

4. MVCC 与隔离级别

不同隔离级别下 MVCC 的行为：

隔离级别	MVCC 行为
READ UNCOMMITTED	直接读最新数据（不适用MVCC）
READ COMMITTED (RC)	每次SELECT生成新ReadView，能看到其他事务已提交的修改
REPEATABLE READ (RR)	第一次SELECT时生成ReadView，后续沿用该视图（避免不可重复读）
SERIALIZABLE	退化为加锁（不适用MVCC）

5. 实战案例分析

场景：事务并发修改同一条数据

-- 初始数据
INSERT INTO users (id, name) VALUES (1, 'Alice');-- 事务1（TRX_ID=100）
BEGIN;
UPDATE users SET name = 'Bob' WHERE id = 1;-- 事务2（TRX_ID=200，在RC隔离级别下）
BEGIN;
SELECT name FROM users WHERE id = 1; -- 看到 'Alice'（ReadView在事务1提交前生成）
COMMIT;-- 事务1提交后
COMMIT;-- 事务3（TRX_ID=300）
BEGIN;
SELECT name FROM users WHERE id = 1; -- 看到 'Bob'（事务1已提交）

6. MVCC 的优缺点

优点

✅ 高并发：读写不互相阻塞
✅ 避免锁竞争：减少死锁概率
✅ 快照读：支持一致性非锁定读

缺点

❌ 额外存储：需维护Undo Log和历史版本
❌ 清理成本：需要Purge线程清理旧版本数据

7. 关键参数优化

-- 查看InnoDB MVCC相关状态
SHOW ENGINE INNODB STATUS;-- 控制Undo Log保留时间（默认0，表示由purge线程自动管理）
SET GLOBAL innodb_undo_log_truncate = ON;
SET GLOBAL innodb_undo_retention = 3600; -- 保留1小时