MVCC（多版本并发控制）

MVCC（多版本并发控制）是一种用于数据库管理系统中实现并发控制的技术。它允许多个事务同时对数据库进行读写操作，而不会相互干扰，从而提高数据库系统的性能和可用性。MVCC通过为每个事务创建数据的“快照”来工作。MVCC是实现某些事务隔离级别的一种机制，特别是在实现读已提交（Read Committed）和可重复读（Repeatable Read）隔离级别时非常有效。

1.MVCC的工作原理

1. 版本控制：当数据被修改时，系统不会直接覆盖旧数据，而是创建一个新版本的数据。每个版本都有一个时间戳或事务ID，用于标识数据版本的创建时间。
2. 读操作：当执行读操作时，事务会看到在事务开始之前创建的数据版本，这确保了读取的数据在事务期间保持一致性，即使其他事务同时修改了这些数据。
3. 写操作：写操作会创建数据的新版本，而不是覆盖旧版本。这样，不同的事务可以看到同一数据的不同版本。
4. 垃圾收集：随着时间的推移，一些旧的数据版本可能不再被任何事务访问。这些旧版本可以通过垃圾收集机制被清理，以释放空间。

2.MVCC的优点

• 并发性：MVCC允许多个读者和写者同时操作数据库，而不会相互阻塞。
• 一致性读取：读取事务可以访问数据的一致性视图，而不受并发写入事务的影响。
• 回滚：在某些系统中，MVCC可以方便地实现事务的回滚操作，因为旧的数据版本在事务提交之前仍然可用。
  MVCC的缺点：
• 空间开销：由于需要存储数据的多个版本，MVCC可能会增加存储空间的开销。
• 垃圾收集：需要定期进行垃圾收集来清理旧的数据版本，这可能会影响系统性能。

3.例子

MVCC在许多数据库管理系统中得到了应用，包括PostgreSQL、MySQL的InnoDB存储引擎、Oracle等。通过使用MVCC，这些系统能够提供高效的并发控制，同时保持数据的一致性和完整性。

下面举一个MVCC在可重复读中使用的例子，以便更好地理解它是如何工作的。假设我们有一个简单的银行账户表，用于存储账户余额信息。
初始状态：账户表有一行数据：账户ID为1，余额为100。

事务A                                数据库                                事务B|                                     |                                     ||---------开始事务-------------------->|                                     ||                                     |                                     ||<--------看到余额为100的快照------------|                                     ||                                     |                                     ||                                     |---------开始事务-------------------->||                                     |                                     ||                                     |<--------读取余额为100---------------||                                     |                                     ||                                     |---------更新余额到200--------------->||                                     |                                     ||                                     |<--------提交事务--------------------||                                     |                                     ||---------读取余额-------------------->|                                     ||                                     |                                     ||<--------看到余额为100的快照----------|                                     ||                                     |                                     ||---------提交事务-------------------->|                                     |

说明：

• 事务A开始：事务A开始时，它请求数据库并获得账户余额为100的快照。
• 事务B开始并修改数据：在事务A完成之前，事务B开始，读取同一个账户的余额（也是100），然后更新余额到200，并提交事务。这个更新创建了账户余额的新版本。
• 事务A的二次读取：事务A再次读取账户余额时，由于MVCC和可重复读隔离级别的特性，它仍然看到的是它事务开始时的快照，即余额为100。
• 事务A提交：事务A最终提交，但它在整个事务期间看到的数据保持不变。

这个时序图展示了可重复读隔离级别下，即使其他事务在此期间提交了对同一数据的修改，一个事务也能保持对数据的一致性视图。MVCC通过为每个事务提供数据的一致性快照来实现这一点。