多版本并发控制（MVCC, Multi-Version Concurrency Control） 是一种用于管理数据库并发访问的技术。它允许多个事务并发地读取和写入数据库，而不会相互干扰，从而提高了数据库的并发性能和一致性。只有写写会相互阻塞。

基本概念

  1. 版本控制：

    • 每个数据项（如行）都有多个版本，每个版本代表了不同事务对数据的不同修改。
    • MVCC 通过为每个事务和数据版本分配时间戳或事务 ID，来管理数据的不同版本。

  2. 事务视图：

    • 每个事务在开始时会创建一个视图，这个视图包含了数据库在事务开始时的快照（readview）。
    • 事务可以在自己的视图中读取数据，并不会受到其他事务未提交修改的影响。

  3. 读操作：

    • 读操作会访问数据的快照版本，不会阻塞其他事务的写操作。
    • 读操作可以看到在事务开始前已经提交的数据，而无法看到其他事务中未提交的变更。

  4. 写操作：

    • 写操作会创建数据的新版本，并记录在数据库中。
    • 当事务提交时，新版本的数据会被写入数据库，其他事务将能看到这个新的数据版本。

优点

  • 减少锁竞争：通过提供数据的快照，减少了读取操作的锁竞争，提高了并发性能。
  • 提高并发性：多个事务可以同时读取和修改数据而不会互相阻塞。
  • 事务隔离：确保每个事务只看到在其开始时已提交的数据，提供了高隔离级别的并发控制。

MVCC 的实现

  • 行版本控制：通常使用隐藏的时间戳或事务 ID 来标记每个数据行的不同版本。
  • 快照隔离：数据库会维护一个系统级别的时间戳或事务 ID 列表来管理不同事务的快照。

示例

假设有两个事务，A 和 B，进行对同一数据的读取和写入：

  1. 事务 A：开始时读取数据行，并且在数据行的快照中查看数据。
  2. 事务 B：对相同的数据行进行写入和修改。
  3. 事务 A：读取到的是事务 A 开始时的数据快照，不会受事务 B 修改的影响。
  4. 事务 B：提交修改后，数据行的版本更新，其他事务会看到这个新的数据版本。

总结

MVCC 通过为每个事务创建独立的视图和版本，允许多个事务同时读取和修改数据，提供了高效的并发控制和隔离机制。它减少了对锁的需求，提高了数据库的并发处理能力，适用于高并发的应用场景。

事务 B：提交修改后，此时事务A再次读取得到的是提交修改后的还是事务 A 开始时的数据快照

在 MVCC（多版本并发控制）的实现下，事务 A 和事务 B 的读取行为如下：

  1. 事务 A 开始时会获得数据库的快照，这个快照是事务 A 开始时的数据库状态。
  2. 事务 B 在事务 A 进行读取时，可能对数据进行修改并提交。
  3. 事务 A 在事务 B 提交后再次读取数据，仍然会看到事务 A 开始时的数据快照，而不是事务 B 提交后的数据。

解释

  • 事务 A 的视图：事务 A 在其开始时创建了一个视图，这个视图包含了数据库在事务 A 开始时的状态。任何在事务 A 期间提交的其他事务的修改（如事务 B 的修改）对事务 A 是不可见的。
  • 事务 B 的提交：事务 B 的提交会创建一个新的数据版本，并且该版本对事务 B 及其之后开始的事务是可见的。
  • 事务 A 的读取：事务 A 在任何时刻（包括事务 B 提交后）读取数据时，依然是基于其开始时的快照数据，不会受到事务 B 提交的影响。只有在事务 A 结束后，其视图会过期，事务 A 之后的新事务才会看到事务 B 提交后的数据版本。

总结

事务 A 的读取结果在其生命周期内是稳定的，会基于事务开始时的快照数据进行读取。即使其他事务（如事务 B）进行了提交和修改，事务 A 也不会受到这些修改的影响，直到事务 A 完成并结束。

MVCC的关键机制：版本链（version chain）与回滚指针（rollback pointer）

版本链 是一种单向链表，由新版本指向上一个版本，用的就是回滚指针。

应用：

  • 数据快照：通过版本链，数据库能够提供事务开始时的数据快照，确保事务在执行期间看到的是一致的数据状态。在 MVCC 实现中，回滚指针用于维护数据项的历史版本。虽然事务回滚是一个重要的用途，但回滚指针主要用来管理和维护数据的不同版本，使得系统能够在任何时间点提供一致的视图。
  • 通过回滚指针可以实现回滚或恢复操作