MVCC 原理剖析：MySQL 如何解决幻读？

2023-12-22 12:49:10

在关系型数据库中，MVCC（Multi-Version Concurrency Control）机制是实现高并发下数据一致性的关键。尤其是针对“幻读”问题，MVCC 提供了一种高效的解决方案。本文将深入探讨 MySQL 中的 MVCC 机制，并通过具体示例来说明其如何避免幻读现象。

MVCC 运作原理

在多用户环境下，数据库可能会面临并发控制问题，例如脏读、不可重复读和幻读等。MVCC 主要用于解决这些并发控制问题中的后两者，即不可重复读与幻读。

数据行版本化

MVCC 通过为每个事务创建数据的快照来实现这一目标。每次修改记录时，MySQL 不会直接覆盖原有的记录内容，而是将新值作为新的版本插入到数据页中，并保持旧版本以供后续查询使用。这意味着同一时刻数据库可以存在多个相同键的不同版本。

事务快照

在事务开始时，系统会根据当前时间点生成一个全局的快照，这个快照包含了所有已经提交的数据行的最新版本。当事务需要读取数据时，它只会看到该快照中记录的版本，而不会看到其他并发事务未完成的操作。

隔离级别

在 MySQL 中，不同的隔离级别会影响 MVCC 的行为：

READ COMMITTED：每个语句会获得一个新的快照。
REPEATABLE READ（默认）：整个事务只获取一次快照，在整个事务期间读取的数据都基于这个快照。

解决幻读

幻读指的是在一个事务中执行两次相同查询，却得到不同的结果。这是因为在第一次和第二次查询之间插入了新的记录。MVCC 通过记录的版本化来避免这种问题：

插入操作：新插入的行会有一个创建时间戳，该时间戳表示只有在其后开始的新事务才能看到这个行。
删除操作：被删除的数据并不会立即从数据库中消失，而是标记为已删除，并保留一个删除时间戳。这意味着在事务快照中的版本仍然可以被读取。

实战例子

考虑一个简单的用户表 users，包含字段 id, name 和 email。现在有两个事务 A 和 B 同时进行：

事务 A 查询所有邮箱包含 @example.com 的用户。
在事务 A 正在处理查询结果期间，事务 B 插入了一个新的用户记录（其邮箱为 user@example.com）。

如果使用默认的 REPEATABLE READ 隔离级别，则事务 A 将不会看到新插入的行。因为在其开始时生成的快照中不包含这个新版本的数据。

示例代码

-- 事务A
START TRANSACTION;
SELECT * FROM users WHERE email LIKE '%@example.com';

-- 在这里，事务B执行如下操作
INSERT INTO users (name, email) VALUES ('Alice', 'user@example.com');

-- 继续事务A的查询
SELECT * FROM users WHERE email LIKE '%@example.com'; -- 不会看到新插入的数据

COMMIT;