多版本并发控制（MVCC）原理与数据库实践

小半 • 2024年3月12日下午3:03 • 技术漫谈 • 阅读 251

在数据库管理系统中，提高并发性能是一个重要的目标。对于高级数据库管理员和开发人员，理解并掌握多版本并发控制（MVCC）的原理及应用是必不可少的。本文将详细介绍为什么需要MVCC、MVCC的实现原理以及如何通过MVCC实现不同的事务隔离级别。

为什么需要MVCC？

数据库在处理并发读写操作时，可能会遇到脏读、不可重复读和幻读等问题。为了解决这些问题，数据库引入了事务隔离级别的概念。一个直观的解决方案是对数据加锁，如串行化隔离级别所做的那样。然而，加锁和释放锁本身是重量级操作，会显著影响数据库的并发处理能力。因此，研究者们寻求一种无需加锁即可解决读写冲突的方案，MVCC应运而生。

MVCC的实现原理

MVCC的核心思想是为每条记录保留多个版本，每个版本都关联一个特定的事务ID。这些版本通过回滚指针连接，形成了所谓的版本链。当事务需要读取数据时，它将生成一个读视图（Read View），用于确定该事务能够看到该记录的哪个版本。

在实现层面，MVCC通常依赖于底层的存储引擎（如InnoDB）来实现。事务ID是由系统按照严格的递增顺序分配的，保证了事务的唯一性和顺序性。通过这种方式，MVCC无需对数据进行加锁，就可以有效地解决读写冲突，提高并发性能。

通过MVCC实现的事务隔离级别

数据库的事务隔离级别定义了一个事务可能受其他并发事务影响的程度。MVCC通过控制读视图的生成时机来实现不同的隔离级别：

• 读已提交（Read Committed）：在这个隔离级别下，事务中的每次读操作都会生成并获取最新的读视图。这意味着事务可以看到其他已提交事务所做的更新。
• 可重复读（Repeatable Read）：在这个隔离级别下，仅在事务的第一次读取操作时创建读视图，之后的读取操作都使用同一个读视图。这确保了事务内部的查询结果的一致性，防止了不可重复读的发生。