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MySQL 的多版本并发控制

article 2025/3/26 7:14:13

MySQL 的多版本并发控制（MVCC）详解

1. 什么是 MVCC？

MVCC（Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制） 是 MySQL InnoDB 引擎的一种并发控制机制，通过保存数据的多个版本，允许不同事务读取不同的数据版本，从而减少锁冲突，提高并发性能。

2. MVCC 主要用于哪种隔离级别？

支持 REPEATABLE READ（可重复读）和 READ COMMITTED（读已提交）
不适用于 READ UNCOMMITTED（读未提交）和 SERIALIZABLE（可串行化）
- READ UNCOMMITTED：直接读最新数据，不需要 MVCC。
- SERIALIZABLE：使用锁控制并发，也不需要 MVCC。

3. MVCC 的核心机制

MVCC 主要依赖 undo log（回滚日志）+ Read View（读视图） 实现多版本数据管理。

（1）数据版本与 `undo log`

当事务修改数据时，不会直接覆盖旧数据，而是生成新版本，并将旧数据存入 undo log。
事务读取数据时，会根据 Read View 规则，从 undo log 获取符合可见性的旧版本。

数据版本示例

`id`	`name`	`trx_id`（修改它的事务）	`undo log` 旧值
1	“Tom”	50	“Tom_old”（trx_id=48）
2	“Alice”	51	“Alice_old”（trx_id=49）

（2）`Read View`（读取视图）

Read View 是如何工作的？

每个事务第一次执行 SELECT 查询时，会生成一个 Read View，用来确定哪些事务的更改对当前事务可见，哪些事务的更改不可见。

Read View 主要包含以下信息：

m_ids（未提交事务 ID 集合）
- 当前正在执行的所有未提交事务的 trx_id。
- 如果一行数据的 trx_id 在 m_ids 里，表示该事务还未提交，这条数据对当前事务不可见。
low_limit_id（最小未提交事务 ID）
- 所有 m_ids 事务中的最小 trx_id。
- 小于 low_limit_id 的 trx_id，代表已经提交，对当前事务可见。
up_limit_id（当前最大事务 ID）
- 所有新开启事务的 trx_id 一定大于 up_limit_id。

示例：Read View 过滤可见数据

假设有如下数据：

`id`	`name`	`trx_id`
1	“Tom”	48
2	“Alice”	49
3	“Bob”	50（未提交）

如果事务 T1 生成 Read View：

m_ids = {50}（事务 50 还未提交）
low_limit_id = 50
up_limit_id = 52（当前最大 trx_id）

那么，事务 T1 读取时：

trx_id = 48、49 的数据可见（因为 trx_id < low_limit_id）。
trx_id = 50 的数据不可见（因为 trx_id ∈ m_ids）。
如果 Bob（trx_id = 50）修改了数据，T1 仍然读取 undo log 中 Bob 修改前的数据。

4. MVCC 解决了哪些并发问题？

✅ 解决了“不可重复读”

不可重复读（Non-Repeatable Read）：

同一事务内，两次 SELECT 结果不一致，因为另一事务 UPDATE 了数据并提交。

🔹 MVCC 解决方案

REPEATABLE READ 级别下，每个事务的 Read View 在 SELECT 第一次执行时创建，之后查询始终基于这个 Read View，因此 不会看到其他事务 UPDATE 过的数据。

🔹 示例

-- 事务 T1
START TRANSACTION;
SELECT name FROM employees WHERE id = 1;  -- 读取 "Tom"
-- 事务 T2
UPDATE employees SET name = "Jack" WHERE id = 1;
COMMIT;
-- 事务 T1
SELECT name FROM employees WHERE id = 1;  -- 仍然读取 "Tom"

T1 读取的始终是事务开始时的数据版本，不会看到 T2 提交的新数据，避免了“不可重复读”。

❌ MVCC 无法解决幻读

幻读（Phantom Read）：

同一事务内，两次 SELECT，第二次查询时看到新 INSERT 的数据。

🔹 MVCC 不能防止 INSERT 造成的幻读

Read View 只能隐藏已修改的数据的新版本，但无法屏蔽新增数据。
解决方案：使用锁机制（Next-Key Lock）防止 INSERT。

🔹 示例

-- 事务 T1
START TRANSACTION;
SELECT * FROM employees WHERE salary > 5000;  -- 读出 3 条数据

-- 事务 T2
INSERT INTO employees (id, name, salary) VALUES (100, 'Alice', 6000);
COMMIT;

-- 事务 T1
SELECT * FROM employees WHERE salary > 5000;  -- 读出 4 条数据（幻读！）

🔹 解决方案

SELECT * FROM employees WHERE salary > 5000 FOR UPDATE;

✅ FOR UPDATE 触发 Gap Lock，防止 T2 插入新数据，从而避免幻读！

5. 总结

机制	作用	依赖的关键技术	适用的隔离级别
MVCC	让不同事务读取各自可见的数据版本，减少锁竞争	`undo log` + `Read View`	`READ COMMITTED`、`REPEATABLE READ`
Read View	确定哪些数据版本对当前事务可见	`trx_id` 事务 ID 过滤数据	`READ COMMITTED`、`REPEATABLE READ`
undo log	存储旧数据版本，支持事务回溯	事务修改时记录旧值	`READ COMMITTED`、`REPEATABLE READ`
Next-Key Lock	防止 `INSERT` 造成幻读	行锁 + 间隙锁（Gap Lock）	`REPEATABLE READ`（仅 `FOR UPDATE` / `SERIALIZABLE` 生效）