面试题：MySQL中MVCC如何实现读写不阻塞

Question

请简要阐述MySQL多版本并发控制（MVCC）是怎样做到在读取数据时不阻塞写入操作，写入数据时也不阻塞读取操作的，涉及哪些关键的数据结构和机制？

Answer 1

实现原理

1. 读不阻塞写：
   • MVCC 基于数据版本，读取时不会加锁。当写入操作发生时，新数据版本生成，老版本数据依然存在。读取操作根据事务的一致性视图（read - view）去读取特定版本的数据，而不是直接读取最新数据。这样写入操作创建新数据版本的过程不会影响读取操作，所以读不阻塞写。
2. 写不阻塞读：
   • 写入操作只对需要修改的数据行加行锁，且只在修改期间持有锁。读取操作基于版本链获取数据，无需等待写入操作释放锁。只要写入操作不涉及读取操作所依赖的版本链上的数据，写操作就不会阻塞读操作。

关键数据结构

1. 数据行的隐藏列：
   • DB_TRX_ID：记录最近一次对该数据行进行修改（插入、更新、删除）的事务 ID。
   • DB_ROLL_PTR：回滚指针，指向该数据行的上一个版本（即 undo log 中的记录），通过这个指针可以构建版本链。
2. undo log：
   • 用于存储数据的旧版本。当数据修改时，旧版本的数据会被记录到 undo log 中，配合数据行的隐藏列形成版本链。比如在更新操作时，会把旧的数据值记录到 undo log 中，通过回滚指针建立联系。
3. 事务的一致性视图（read - view）：
   • 每个事务在启动时会生成一个一致性视图。它记录了当前系统中活跃（未提交）的事务 ID 列表。在读取数据时，根据该视图来判断数据的可见性，决定读取哪个版本的数据。

关键机制

1. 版本链的构建：
   • 每次数据修改时，旧版本数据被记录到 undo log 中，同时数据行的回滚指针指向 undo log 中的记录，从而构建版本链。例如，对某条数据行进行多次更新，每次更新都会生成新的版本记录到 undo log 中，并调整回滚指针，后续读取操作可以根据版本链找到符合一致性视图要求的版本。
2. 数据可见性判断：
   • 当事务读取数据时，根据其一致性视图和数据行的 DB_TRX_ID 进行判断。如果数据行的 DB_TRX_ID 小于一致性视图中最小的活跃事务 ID，说明该版本是在当前事务启动前就已提交的事务生成的，该版本对当前事务可见；如果数据行的 DB_TRX_ID 大于一致性视图中最大的活跃事务 ID，说明该版本是在当前事务启动后生成的，该版本对当前事务不可见；如果数据行的 DB_TRX_ID 在一致性视图的活跃事务 ID 列表中，且该事务未提交，该版本对当前事务不可见，需要沿着版本链继续查找可见版本。