MVCC（多版本并发控制）理解与改进

概述

MVCC（Multi-Version Concurrency Control）是一种无锁的并发控制机制，主要用于实现数据库事务的隔离级别，如读已提交和可重复读。其核心思想是通过维护数据的多个版本来支持并发的读写操作。

实现机制如下

事务与数据版本

假设有两个事务，事务A和事务B：

1. 事务A对数据进行修改，将“张三”改为“李四”。此时：

   • “李四”是最新的数据。
   • “张三”是旧数据，保存在undo log（回滚日志）中。

2. 每条记录包含三个隐藏列，其中一个是回滚指针，用于连接旧版本，形成一个链表。链表的首节点是当前最新的记录。

3. 隐藏字段中还有一个字段记录当前操作的事务ID。例如，事务A的ID是10，则“李四”这条记录的存的事务ID为10。

读视图的生成

当事务B进行查询时，会生成一个读视图（Read View），该视图维护以下四个属性：

1. 当前事务ID：假设事务B的ID是20。
2. 当前最小未提交事务ID：表示当前活跃的未提交事务中，最小的事务ID。
3. 下一个事务ID：如果当前最大事务ID是20，则这里是21。
4. 所有未提交事务集合：按事务ID从小到大排序的集合。

数据读取规则

在查询时，按照以下规则判断可读取的数据：

1. 当前事务ID与数据事务ID对比：

   • 如果相等，表示该数据是当前事务操作的，可以直接读取。

2. 数据事务ID小于当前最小未提交事务ID：

   • 表示该数据已提交。如果当前隔离级别是读已提交，可以直接读取数据。

3. 数据事务ID大于下一个事务ID：

   • 表示该数据在创建读视图后被修改，不能读取，进行下一条数据判断。

4. 数据事务ID在最小和最大事务ID之间：

   • 表示该数据正被当前活跃的未提交事务操作。如果当前隔离级别是读已提交，则不能读取，进行下一条数据判断。

通过上述规则逐一匹配，可以找到最终要读取的数据。