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. MVCC (多版本并发控制)

• 概念：
  • MVCC 是一种并发控制技术，用于在数据库中实现并发事务的读写操作，同时保证事务的隔离性。
  • MVCC 的核心思想是，在数据库中维护数据的多个版本，每个事务在读取数据时，读取的是特定版本的数据，而不是最新的数据。 这样可以避免读写冲突，提高并发性能。
• 解决的问题：
  • 读写阻塞： 在传统的锁机制中，读操作和写操作之间会相互阻塞，导致并发性能下降。 MVCC 可以避免读写阻塞，提高并发性能。
  • 脏读、不可重复读、幻读： MVCC 可以通过控制事务读取的数据版本，避免脏读、不可重复读、幻读等并发问题。
• 工作原理：
  1. 版本号： 数据库中的每一行数据都有一个版本号，用于标识数据的不同版本。
  2. 事务 ID： 每个事务都有一个唯一的事务 ID，用于标识事务的开始和结束。
  3. Read View (读视图)： 每个事务在开始时，都会创建一个 Read View，用于确定该事务可以读取的数据版本。 Read View 包含以下信息：
     • m_ids： 当前系统中所有活跃事务的 ID 列表。
     • min_trx_id： m_ids 中最小的事务 ID。
     • max_trx_id： 当前系统中下一个要分配的事务 ID。
     • creator_trx_id： 创建该 Read View 的事务 ID。
  4. 版本选择： 当事务需要读取一行数据时，会根据 Read View 和数据的版本号进行比较，选择合适的数据版本。
     • 如果数据的版本号小于 min_trx_id，则表示该版本的数据在当前事务开始之前就已经提交，可以读取。
     • 如果数据的版本号大于等于 max_trx_id，则表示该版本的数据在当前事务开始之后才创建，不能读取。
     • 如果数据的版本号在 min_trx_id 和 max_trx_id 之间，则需要判断该版本号是否在 m_ids 列表中。
       • 如果在 m_ids 列表中，则表示该版本的数据是当前系统中其他活跃事务创建的，不能读取。
       • 如果不在 m_ids 列表中，则表示该版本的数据在当前事务开始之前就已经提交，可以读取。
  5. 数据更新： 当事务需要更新一行数据时，会创建一个新的数据版本，并将新的版本号设置为当前事务的 ID。 同时，会将旧的版本号保存在新的版本中，形成一个版本链。
• InnoDB 中的 MVCC：
  • InnoDB 存储引擎通过在每一行数据中增加两个隐藏列来实现 MVCC：
    • DB_TRX_ID： 创建或修改该行的最后一个事务 ID。
    • DB_ROLL_PTR： 指向该行的 undo log 的指针。 undo log 中保存了旧版本的数据。
  • InnoDB 使用 Read View 来判断事务可以读取的数据版本。
  • InnoDB 的 MVCC 机制可以保证在 READ COMMITTED 和 REPEATABLE READ 隔离级别下的事务隔离性。
• MVCC 的优势：
  • 提高并发性能： 避免读写阻塞，提高并发性能。
  • 保证事务隔离性： 避免脏读、不可重复读、幻读等并发问题。
• MVCC 的缺点：
  • 存储空间： 需要维护多个数据版本，占用更多的存储空间。
  • 版本维护： 需要定期清理旧版本的数据，避免存储空间过度增长。