面试题：PostgreSQL中MVCC如何保证数据一致性

Question

请阐述PostgreSQL的MVCC（多版本并发控制）机制是如何确保在多个事务并发访问数据库时的数据一致性的，涉及到哪些关键组件和流程。

Answer 1

确保数据一致性的方式

1. 版本控制：PostgreSQL为数据库中的每行数据维护多个版本。当一个事务对数据进行修改时，不会直接覆盖旧数据，而是创建一个新的数据版本。这使得不同事务可以根据自己的可见性规则，访问到符合其事务开始时间点的数据版本，从而避免读操作被写操作阻塞，也保证了每个事务看到的数据是一致的。
2. 可见性规则：每个事务都有一个唯一的事务ID（xid）。当一个事务读取数据时，PostgreSQL会根据事务的xid和数据版本的相关信息（如创建该版本的事务xid、事务提交状态等）来判断该事务是否可见此数据版本。例如，只有在事务提交后，其创建的数据版本对其他事务才是可见的，且早于当前事务开始时间提交的事务创建的数据版本对当前事务可见，这就保证了读操作能看到一致的、已提交的数据状态。

关键组件

1. 事务ID（xid）：每个事务都被分配一个唯一的事务ID，用于标识事务并在可见性判断中起关键作用。
2. 数据版本：每行数据可能存在多个版本，每个版本包含创建该版本的事务ID以及其他与版本相关的元数据，这些信息用于确定数据版本的可见性。
3. 事务状态信息：PostgreSQL维护着事务的状态，如事务是否已提交、回滚等，这些信息对于判断数据版本的可见性至关重要。

流程

1. 读操作流程：当一个事务执行读操作时，PostgreSQL根据事务的xid和数据版本的元数据，从多个数据版本中筛选出对该事务可见的版本。例如，对于SELECT语句，数据库引擎遍历数据页，检查每个数据版本的事务ID与当前事务的xid关系以及事务状态，只返回符合可见性规则的数据版本。
2. 写操作流程：当一个事务执行写操作时，如UPDATE或DELETE，首先创建新的数据版本（对于UPDATE）或标记旧版本为删除（对于DELETE），并记录相关的事务ID等元数据。然后，在事务提交时，其他事务才能看到这些新创建或修改的数据版本。如果事务回滚，则丢弃新创建的数据版本，旧版本数据仍然保持可见。