InnoDB的MVCC多版本并发控制原理详解

"12 多版本并发控制原理(MVCC).pdf" 在数据库管理系统中，多版本并发控制（MultiVersionConcurrencyControl，简称MVCC）是一种用于实现高并发性和一致性的技术，尤其在像MySQL的InnoDB存储引擎中广泛应用。MVCC能够避免在并发环境下频繁的加锁和解锁操作，从而提高数据库的读写性能。 MVCC的基本思想是让每个事务看到数据库的一个一致性的快照，而这个快照是基于事务开始时刻的数据版本。在InnoDB中，MVCC与行级锁定相结合，使得读操作（尤其是读未提交的读）可以并行于写操作，而不受写操作的影响。 **行结构与隐藏列** InnoDB表中的每一行都有一个名为DELETED_BIT的标志位，用来标记该记录是否已被删除。此外，针对并发控制，还包含两个系统隐藏列：DATA_TRX_ID和DATA_ROLL_PTR。DATA_TRX_ID存储生成当前记录的事务ID，用于识别记录创建时的事务；DATA_ROLL_PTR是一个指针，指向该记录的回滚日志（undo log），以便在事务回滚时恢复数据。 **回滚段与undo日志** undo日志保存在回滚段中，这些回滚段可能位于ibdata文件或者单独的undotablespace中。当进行插入、更新或删除操作时，InnoDB会生成对应的undo记录，记录下操作前的数据状态。例如，对于INSERT操作，undo记录保存新插入的键值；UPDATE操作则会保存旧值，如果原地更新则保存键值和旧值；DELETE操作只标记记录为删除，不保存原始数据，但二级索引的更新总是通过DELETE+INSERT方式完成。 **MVCC的实现机制** MVCC的实现依赖于两种读操作：当前读（Current Read）和一致性非锁定读（Consistent Non-locking Read）。当前读会执行加锁操作，如SELECT FOR UPDATE和SELECT LOCK IN SHARE MODE，而一致性非锁定读则用于普通的SELECT语句，它不会加锁，并且能看到符合事务隔离级别的历史数据版本。 在InnoDB中，读取数据时，事务会根据自己的事务ID和记录的事务ID以及回滚指针来判断是否能看到这条记录。如果记录的事务ID大于当前事务ID，表示这个记录是在当前事务开始后被创建的，因此对当前事务不可见。反之，如果记录的事务ID小于或等于当前事务ID，且记录未被标记为删除，那么记录对当前事务就是可见的。 这种机制保证了不同事务之间的一致性视图，实现了不同隔离级别（如读已提交、可重复读和串行化）下的并发操作。例如，在可重复读隔离级别下，事务在整个事务期间可以看到相同的数据库视图，不受其他事务的影响。 总结来说，MVCC通过记录和管理多个版本的数据，使得并发读写操作得以并行，同时保持数据一致性，从而提高了数据库系统的性能和并发处理能力。在MySQL的InnoDB存储引擎中，MVCC与行级锁定和回滚段的配合使用，使得在高并发场景下仍能保持良好的性能和数据一致性。