FHCY-Study04-MVCC
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MySQL中的MVCC（Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制）是InnoDB存储引擎实现高并发和事务隔离的核心机制，它依赖于Undo Log和隐藏列版本控制，避免了大量加锁导致的性能问题。
1️⃣ MVCC 工作原理
- InnoDB 为每一行记录维护两个隐藏列
列名 | 说明 |
trx_id | 最后一次修改该行的事务 ID |
roll_pointer | 指向 undo log 中的历史版本（旧值）地址 |
- Undo Log（回滚日志）
当事务对记录进行
UPDATE/DELETE时，InnoDB 会将旧版本写入 Undo Log，并通过roll_pointer链接旧数据版本，形成版本链。
2️⃣ 快照读 vs 当前读
类型 | 使用方式 | 是否加锁 | 是否使用 MVCC | 说明 |
快照读（Snapshot Read） | 普通 SELECT | ❌ | ✅ | 读取数据的历史版本 |
当前读（Current Read） | SELECT ... FOR UPDATE / UPDATE / DELETE | ✅ | ❌ | 读取的是当前最新版本数据并加锁 |
3️⃣ MVCC 可见性判断规则
条件 | 描述 |
记录的trx_id < 当前事务id | 说明这条记录是其他事务创建的 |
创建该版本的事务已经 提交 | 说明这条记录对当前事务可见 |
修改该版本的事务在当前事务启动后提交的 | 不可见（会通过 roll_pointer 继续向下找旧版本） |
4️⃣ 不同隔离级别下 MVCC 的使用
隔离级别 | 使用 MVCC | 行为说明 |
READ UNCOMMITTED | ❌ | 直接读最新数据，甚至未提交（脏读） |
READ COMMITTED | ✅ | 每次读创建新的快照（不可重复读） |
REPEATABLE READ（默认） | ✅ | 整个事务中快照固定（防止不可重复读） |
SERIALIZABLE | ❌ | 所有读都加锁，MVCC 不使用 |
5️⃣ MVCC 局限与注意点
限制 | 说明 |
当前读不使用 MVCC | 如 SELECT FOR UPDATE 必须加锁 |
DELETE/UPDATE 会生成新版本 | 并记录旧版本到 Undo Log |
Undo Log 会增长 | 如果长事务不提交，会导致 Undo Log 积压 |
并不解决幻读 | 幻读通过 间隙锁（Gap Lock） 解决 |
6️⃣ Buffer Pool
Buffer Pool 是 InnoDB 引擎的内存缓存区域，用于缓存以下类型的数据页：
类型 | 说明 |
数据页（Data Pages） | 表记录页，最常用 |
索引页（Index Pages） | B+ 树结构的内部节点或叶子节点 |
Undo 页 | 回滚段中的页 |
插入缓冲页（Change Buffer） | 二级索引的延迟更新页 |
系统页 / 字典页 | 系统表空间的元数据页 |
自适应哈希索引（AHI） | 查询热点页动态构建的哈希索引 |
- Buffer Pool 是由一组 页（Page） 组成，每页固定大小
16KB，可以设置 Buffer Pool 总容量（默认一个实例）：
组成部分 | 说明 |
LRU 链表 | 最近最少使用（Least Recently Used）淘汰机制 |
Free List | 空闲页，等待分配 |
Flush List | 脏页列表，等待刷新到磁盘（刷盘） |
1.SQL 执行时的 Buffer Pool 交互机制
- 🔁 读操作（SELECT）
- 查询数据 → InnoDB 查看数据页是否在 Buffer Pool 中（称为 Buffer Pool 命中）
- 若命中，则直接从内存返回数据（快速）
- 若未命中（Buffer Pool Miss）：
- 触发物理 IO，从磁盘加载页到 Buffer Pool
- 若内存已满，则通过 LRU 淘汰冷数据页
查询路径称为：逻辑读 → 物理读
- 🔁 写操作（INSERT / UPDATE / DELETE）
- 修改的数据页先在 Buffer Pool 中更新 → 页变为“脏页”
- 同时写入 Undo Log（用于回滚）和 Redo Log（用于崩溃恢复）
- 不立即写磁盘，后台线程异步刷新脏页（checkpoint）
✅ 这是 WAL（Write-Ahead Logging）机制 的体现：先写日志，再写磁盘，保证事务一致性。
2.Buffer Pool 的 LRU 淘汰策略（热数据优先）
- 双端 LRU 链表：
- 新加载页默认插入到 LRU 的中部（约 5/8 位置），防止全表扫描挤掉热点页
- 热点页频繁访问将靠近头部，保留时间更长
[young区域] ←———→ [old区域]
↑ ↑
最近使用 最久未用
- 该策略可通过：
控制全表扫描对缓存污染的影响。
3.脏页刷盘机制（Checkpoint）
Buffer Pool 中的脏页不能无限堆积，必须定期刷到磁盘：
刷盘触发方式 | 说明 |
后台线程（默认） | 每秒/后台周期性写盘 |
事务提交 | 若启用 innodb_flush_log_at_trx_commit=1 则强制刷日志 |
Redo Log 满了 | 强制刷脏页释放空间 |
Buffer Pool 满了 | 淘汰页时需将脏页先写盘 |
4.性能相关参数（重点）
参数名 | 描述 |
innodb_buffer_pool_size | ✅ 核心参数，设置 Buffer Pool 总容量，推荐为系统内存的 70%-80%（专用数据库） |
innodb_buffer_pool_instances | Buffer Pool 分片个数，提升并发（建议 ≥ 1G 内存时设置为 2、4、8） |
innodb_flush_method | 控制刷盘方式，常见： O_DIRECT 避免双缓存 |
innodb_flush_log_at_trx_commit | 控制日志刷新时机，影响事务安全性与性能 |
innodb_lru_scan_depth | LRU 每次扫描深度，影响淘汰效率 |
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