【什么是MVCC？】

MVCC（Multi - Version Concurrency Control）即多版本并发控制。

一、背景和概念

在数据库系统中，并发控制是非常重要的。当多个事务同时访问和修改数据时，需要一种机制来确保数据的一致性和正确性。MVCC 是一种并发控制的技术，它允许在同一时间内，不同事务对同一数据对象的多个版本进行读取和操作，而不会相互干扰。

可以把数据想象成一本书，在传统的并发控制方式下，当一个人（事务）在修改书中的内容（数据）时，其他人（其他事务）就不能同时看这本书或者修改它。而 MVCC 就像是制作了这本书的多个副本（数据的多个版本），不同的人（事务）可以同时查看和修改不同的副本，这样就大大提高了并发处理的效率。

二、MVCC 在数据库中的实现原理

1. 版本号和事务 ID

   • 在 MVCC 机制中，每个事务都有一个唯一的事务 ID（Transaction ID）。同时，数据库中的每一行数据都会有多个版本，每个版本都有一个版本号与之关联。当一个事务开始修改数据时，它会创建一个新的数据版本，并将自己的事务 ID 作为这个新版本的版本号。
   • 例如，在一个简单的银行账户余额数据表中，最初账户余额为 1000 元，版本号为 1。当事务 T1 开始修改余额，将其改为 1200 元时，就会创建一个新的版本，这个版本的版本号为 T1 的事务 ID，并且记录下旧的版本（余额为 1000 元，版本号为 1）。

2. 读操作的实现

   • MVCC 中的读操作分为两种情况：快照读和当前读。
   • 快照读：读取的是数据在某个特定时间点（事务开始时）的快照。也就是说，当一个事务开始后，它看到的数据版本是固定的，不受其他事务对同一数据修改的影响。例如，事务 T2 在事务 T1 修改账户余额之后开始读取余额，根据快照读，T2 看到的余额仍然是 1000 元，因为它读取的是自己事务开始时的数据快照。
   • 当前读：读取的是数据的最新版本。例如，在一个库存管理系统中，当事务 T3 需要根据当前的库存情况进行业务决策（如是否允许继续销售商品）时，它需要进行当前读，获取库存数据的最新版本。

3. 写操作的实现

   • 当一个事务进行写操作时，它会创建一个新的数据版本。在写入新数据之前，数据库系统会检查事务的隔离级别等相关规则。例如，如果事务的隔离级别是可重复读（Repeatable Read），那么在事务执行期间，它所看到的数据版本应该是固定的。所以当事务进行写操作时，会确保新创建的数据版本不会影响其他事务在其快照读时看到的数据。
   • 继续以银行账户余额为例，事务 T1 在修改余额为 1200 元后，其他事务如果进行快照读，仍然可以看到余额为 1000 元的旧版本，直到它们进行当前读或者事务 T1 提交并且其他事务的隔离级别允许看到新数据版本。

三、MVCC 的优势

1. 提高并发性能
   • 由于不同事务可以同时访问数据的不同版本，减少了事务之间的等待时间。在高并发的数据库应用场景中，如大型电商网站的订单处理和用户信息查询同时进行时，MVCC 能够让多个事务同时进行而不会因为锁的竞争而频繁阻塞，从而提高了系统的整体性能。
2. 保证数据一致性
   • 通过版本控制，MVCC 可以在并发环境下很好地满足事务的隔离性要求。不同事务按照自己的事务 ID 和隔离级别来读取和操作数据版本，确保了数据在事务执行过程中的一致性。例如，在一个分布式数据库系统中，多个节点上的事务通过 MVCC 来访问和修改数据，能够有效避免数据不一致的情况。