MySQL MVCC 实现原理
一、MVCC 是什么？
MVCC（Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制）是数据库管理系统常用的一种并发控制方法，旨在提高读写并发性能，避免读写操作相互阻塞。
二、实现原理
MVCC 的实现主要依赖以下三个核心组件：
1. 隐藏字段
每一行记录除了用户定义的列，还有三个隐藏列：
- DB_TRX_ID：最近修改该行记录的事务 ID。
- DB_ROLL_PTR：回滚指针，指向该行上一个版本的 undo 日志记录，用于构建版本链。
- DB_ROW_ID：隐含的自增 ID（如果表没有主键，InnoDB 会用它来组织聚簇索引）。
2. Undo Log 日志
- 当一行记录被修改时，InnoDB 会将旧的一整行记录包括隐藏字段写入 Undo Log，并通过 DB_ROLL_PTR 将新版本与旧版本链接起来，形成版本链。
- 版本链的头节点就是当前记录（最新版本），后续版本通过回滚指针找到。
3. Read View（读视图）
Read View 是事务执行快照读时生成的'快照'，它记录了系统中活跃的事务 ID 列表（即尚未提交的事务）。通过 Read View，可以判断版本链中的哪个版本对当前事务是可见的。隔离级别 读已提交（Read Committed）就是通过这个来判断的。
Read View 主要包含：
- m_low_limit_id：高水位，大于等于该值的所有事务 ID 均不可见。（注：事务 ID 是自增的，m_low_limit_id = 当前系统已有最大事务 ID + 1，如果出现 id >= m_low_limit_id 说明生成 ReadView 时这个 id 对应的事务还没开启，所以这行记录不可见）
- m_up_limit_id：低水位，活跃事务 ID 列表中的最小 id，小于该值的事务 ID 均可见（已提交）。
- m_ids：活跃事务 ID 列表，即生成 Read View 时尚未提交的事务集合。m_up_limit_id < id < m_low_limit_id，且 id 不在活跃事务 ID 列表则可见。
示例
假设当前系统已有事务 ID 1、2、3、4、5。生成 Read View 时：
- 活跃事务：3、5（尚未提交）
- 已提交事务：1、2、4
- 下一个事务 ID 为 6
则：
m_up_limit_id= 3m_low_limit_id= 6m_ids= [3, 5]
可见性判断：
- 版本的事务 ID = 1 → < 3 → 已提交 → 可见
- 版本的事务 ID = 2 → < 3 → 已提交 → 可见
- 版本的事务 ID = 3 → 在
m_ids中 → 尚未提交 → 不可见 - 版本的事务 ID = 4 → 在
[3,6)范围内且不在m_ids→ 已提交 → 可见 - 版本的事务 ID = 5 → 在
m_ids中 → 不可见 - 版本的事务 ID = 6 → ≥ 6 → 尚未开始 → 不可见
即使事务 6 在生成 Read View 后立即提交，它对当前事务仍然不可见，因为快照中不包含它。
三、不同隔离级别下的 Read View 生成时机
- READ COMMITTED（RC）：每次执行快照读时，都重新生成一个新的 Read View。这意味着在同一个事务中，多次 SELECT 可能看到不同的数据，如第一次 SELECT 某字段是某一值，这时有其他事务修改并提交了这个字段，第二次 SELECT 就会查到另一个值。
- REPEATABLE READ（RR）：只在事务第一次执行快照读时生成一个 Read View，后续所有快照读都复用这个 Read View。这样就保证了可重复读（同一个事务中多次读取相同数据，结果不变）。
快照读与当前读
- 快照读：普通的 SELECT 语句，不加锁，利用 MVCC 读取历史版本，不会阻塞其他事务。
- 当前读：SELECT ... FOR UPDATE、UPDATE、DELETE、INSERT 等操作，读取的是记录的最新版本，并且会对读取的记录加锁（行锁、间隙锁等），以保证数据一致性。
MVCC 主要作用于快照读，当前读则需要依赖锁机制来避免并发写冲突。
四、总结
MVCC 通过为每行记录维护多个版本，结合事务启动时生成的 Read View，使得读操作无需加锁即可获得一致性的数据视图，极大地提升了数据库的并发性能。InnoDB 利用隐藏列和 undo 日志实现版本链，并通过 Read View 的可见性规则隔离不同事务的影响，实现了 RC 和 RR 隔离级别下的非锁定读。