时光倒流，数据库也能穿越？TiDB MVCC 时光机助力

2023-12-29 00:13:28

数据库记录着企业、组织乃至个人的重要信息，信息一旦丢失或损坏，轻则业务停滞，重则带来无法挽回的损失。

传统数据库为了保证数据的一致性和完整性，采用原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability），即 ACID 特性。其中，隔离性要求在并发访问数据库时，事务之间互不干扰，就像在时空上彼此隔绝一样。实现隔离性的常见方法是 MVCC（多版本并发控制）。

MVCC 巧妙地利用了数据库快照机制，为每个事务创建一个快照，让事务看到一个特定的历史版本数据库状态。这样，事务之间就不会看到彼此的修改，从而实现隔离。

TiDB 作为一款分布式 NewSQL 数据库，也采用 MVCC 机制。而在 TiDB Hackathon 2021 赛事中，渡渡鸟复兴会赛队基于 TiDB 的 MVCC 特性，开发出“MVCC 时光机”作品，让数据库有了穿越时空的能力！

MVCC 时光机：在时空自由穿梭

MVCC 时光机主要提供了两个功能：

查询历史数据：可以查询到任意时间点的数据，就像时光倒流一样，见证数据的历史变迁。
恢复历史数据：如果不小心删除或修改了数据，可以使用 MVCC 时光机恢复到指定时间点的数据，就像时光倒流，回到过去一样。

这些功能在实际应用中非常有用。例如，当发生误操作或数据损坏时，可以迅速恢复到故障发生前的状态，最大程度地减少损失。又如，在进行数据分析时，可以查询到历史数据，从而更加全面地了解数据变化趋势。

技术原理：充分利用 MVCC

MVCC 时光机是如何实现的呢？渡渡鸟复兴会赛队充分利用了 TiDB 的 MVCC 特性。

TiDB 的 MVCC 是基于一种叫做 Percolator 的存储引擎实现的。Percolator 采用了一种叫做 Write-Ahead Log（WAL）的日志结构，将所有的写操作都记录在 WAL 中。当事务提交时，Percolator 会将事务的修改记录到 WAL 中，同时创建一个新的快照。新的快照包含了事务提交时数据库的状态。

MVCC 时光机正是利用了这些快照。当需要查询历史数据时，MVCC 时光机会根据指定的时间点，找到对应的快照，然后从快照中读取数据。当需要恢复历史数据时，MVCC 时光机会根据指定的时间点，找到对应的快照，然后将快照中的数据恢复到数据库中。

落地应用：保障业务连续性

MVCC 时光机在金融、医疗、制造等多个领域都有着广泛的应用场景。

例如，在金融领域，MVCC 时光机可以帮助银行在发生误操作或数据损坏时，快速恢复到故障发生前的状态，保障业务连续性。在医疗领域，MVCC 时光机可以帮助医院查询到病人的历史病历，从而更加全面地了解病人的病情，做出更加准确的诊断。在制造领域，MVCC 时光机可以帮助工厂查询到设备的历史运行数据，从而分析设备的故障原因，提高设备的维护效率。

未来展望：更加强大和易用

MVCC 时光机是一个非常有潜力的工具，渡渡鸟复兴会赛队未来将继续对它进行优化和完善，使其更加强大和易用。

具体而言，他们计划：