MVCC（多版本并發(fā)控制）底層原理

MVCC（多版本并發(fā)控制）底層原理總結：

MVCC 是通過維護數據的多個版本來控制并發(fā)訪問的技術扼雏，它使得數據庫能夠支持高并發(fā)事務岂傲，同時保證事務之間的隔離性和一致性扫沼。在 MySQL 的 InnoDB 存儲引擎中叁温，MVCC 是通過 隱藏列、ReadView 快照 和 undo log 來實現的学辱。

1. 關鍵概念：

隱藏列（Hidden Columns）：為了支持 MVCC 機制乘瓤，InnoDB 在每一行數據中隱藏了兩個額外的列，分別是 DB_TRX_ID 和 DB_ROLL_PTR策泣。這兩個列并不直接暴露給用戶衙傀，但它們對 MVCC 的工作至關重要。DB_TRX_ID 存儲了最近修改該行數據的事務 ID萨咕，而 DB_ROLL_PTR 存儲了指向該行數據歷史版本的指針统抬。
ReadView 快照：為了支持事務隔離級別（如“讀已提交”或“可重復讀”），InnoDB 會在每個查詢操作時創(chuàng)建一個 ReadView 快照危队。該快照存儲了當前查詢事務的 ID聪建、所有未提交事務的事務 ID（按升序排列）以及未開始的事務 ID。通過這些信息茫陆，數據庫可以判斷查詢事務能看到哪些數據版本金麸。
Undo Log（回滾日志）：記錄事務對數據的修改操作。當事務修改數據時簿盅，InnoDB 會為該數據生成一個新的版本挥下，舊版本數據會保存在 undo log 中。

2. ReadView 快照內容：

當前查詢事務 ID：表示當前正在執(zhí)行查詢的事務 ID桨醋。
未提交事務的事務 ID（按升序排列）：記錄了當前未提交事務的事務 ID棚瘟，從最小到最大排序。
未開始的事務 ID：記錄那些尚未開始的事務 ID喜最。

3. Undo Log 數據讀取邏輯：

當執(zhí)行查詢操作時解取，InnoDB 會根據當前事務的 ReadView 快照信息來判斷能讀取到哪些數據版本。這一過程通過以下幾個步驟實現：

當前查詢事務 ID = Undo Log 里的事務 ID：如果數據的事務 ID 與當前查詢事務的 ID 匹配返顺，說明該數據是當前事務修改的，當前事務可讀取該數據蔓肯。
Undo Log 事務 ID < 未提交事務的最小事務 ID：如果 Undo Log 中的事務 ID 小于未提交事務的最小事務 ID遂鹊，說明該數據是在當前查詢事務開始之前就已經提交的，因此該數據可被讀取蔗包。
Undo Log 事務 ID > 未開始事務的最大事務 ID：如果 Undo Log 中的事務 ID 大于未開始事務的最大事務 ID秉扑，說明該數據是在查詢事務開始之后的并發(fā)事務中進行修改的，當前事務不能讀取此數據。此時舟陆，需要根據 Undo Log 的指針查找下一條數據误澳。
Undo Log 事務 ID 在未提交事務的最小事務 ID 和最大事務 ID 之間：如果 Undo Log 中的事務 ID 位于未提交事務的最小和最大事務 ID 之間，說明該數據是在并發(fā)的未提交事務中修改的秦躯，當前查詢事務不能讀取此數據忆谓。此時，查詢會再次進行上述判斷踱承，直到找到符合可讀條件的數據倡缠。

4. 讀已提交隔離級別的處理：

在 讀已提交 隔離級別下，每次查詢的時候都會創(chuàng)建 ReadView 快照茎活，根據這個快照去 Undo Log 里邊找到數據昙沦，查找到符合條件的最新版本數據。
在執(zhí)行查詢時载荔，如果數據修改是未提交事務所做的盾饮，查詢將跳過該數據，直到找到符合條件的數據懒熙。

5. 可重復讀隔離級別的處理：

在 可重復讀 隔離級別下丘损，創(chuàng)建 ReadView 快照只會在第一次讀取時進行，后續(xù)的查詢會使用相同的 ReadView 快照煌珊。因為可重復讀第一次讀的數據和之后讀的數據一致号俐，所以只需在第一次讀的時候創(chuàng)建快照。
由于同一個快照被多次復用定庵，事務中的讀取操作可以獲得一致的數據版本吏饿，避免了“不可重復讀”的問題。

6. 隱藏列的作用：

DB_TRX_ID：每一行數據中都會有一個 DB_TRX_ID 列蔬浙，它記錄了最后修改該行數據的事務 ID猪落。當查詢需要檢查某行數據時，InnoDB 會根據 DB_TRX_ID 來判斷該行數據是否是當前事務能夠讀取的畴博。如果該行的事務 ID 比當前查詢事務的事務 ID 早（即該數據在查詢開始時已提交）笨忌，則該數據對查詢事務可見。
DB_ROLL_PTR：該列指向了該行數據歷史版本的 Undo Log 指針俱病。如果查詢的數據版本不可見官疲，InnoDB 會根據 DB_ROLL_PTR 查找該數據的歷史版本，繼續(xù)查找直到找到一個符合條件的可見數據版本亮隙。

7. 總結：

MVCC通過 隱藏列途凫、ReadView 快照 和 Undo Log 來實現數據的并發(fā)控制，保證高并發(fā)環(huán)境下的數據一致性和事務隔離性溢吻。
讀已提交和可重復讀的隔離級別分別通過每次查詢創(chuàng)建 ReadView 快照（讀已提交）或僅在首次讀取時創(chuàng)建快照（可重復讀）來控制數據的可見性维费。
通過比較 Undo Log 中的事務 ID 與當前 ReadView 快照中的信息，InnoDB 判斷一個數據版本是否可見，從而保證數據的隔離性犀盟。