乌龟受伤。医生准备给他包扎伤口，需要把身体反转过来。乌龟艰难的说：“我……翻不过来……”
医生问旁边的蜗牛：“你来帮他翻个身吧。”
蜗牛说：“我……也翻不过来……”
在多版本并发控制（MVCC）中，版本链和快照视图（ReadView） 是实现并发控制的两个核心概念。它们共同作用，确保事务能够在高并发环境下正确读取数据，同时实现不同的事务隔离级别。
1. 版本链
1.1 什么是版本链
版本链（Version Chain）是 MVCC 存储数据历史版本的机制。
当数据库中的一行数据发生更新或删除时，不会直接覆盖旧的数据，而是创建一个新版本，并将旧版本保留。
这些数据版本通过指针形式串联，形成一个按时间顺序排列的链条。
每个数据版本通常包含：
当前版本数据的内容。
事务标识（
xmin
和xmax
）：xmin
：创建此版本的事务 ID。xmax
：删除此版本的事务 ID（如果被删除）。指向上一个版本的指针（回滚指针 Undo Pointer）： 用于访问更早的历史版本。
1.2 版本链的构建
初始插入： 数据库插入一行时，只会有一个初始版本。
更新操作： 创建新版本，指向之前的版本（旧版本仍然存在）。
删除操作： 不直接删除行，而是将
xmax
标记为当前事务的事务 ID。
例如：
| 版本链示意 | xmin | xmax | 数据值 |
|---|---|---|---|
| 最新版本 | 105 | NULL | "张三" |
| 旧版本 | 102 | 105 | "李四" |
| 更旧版本 | 100 | 102 | "王五" |
1.3 版本链在 PostgreSQL 和 MySQL 中的实现
PostgreSQL 的版本链：
使用 行级别存储。
每行数据的元信息中包含
xmin
和xmax
。数据行会记录一个链式结构，每次更新或删除都会追加新版本。
旧版本的数据由 VACUUM 或 autovacuum 定期清理。
MySQL 的版本链（InnoDB 引擎）：
使用回滚段（Undo Log）实现版本链。
当前行存储最新版本，历史版本保存在 Undo Log 中。
每次更新或删除时，回滚段记录旧版本信息，且最新行数据包含指向 Undo Log 的指针。
1.4 版本链的作用
支持并发读： 不同事务根据其视图需求，访问版本链中的不同版本。
支持一致性快照： 提供数据的历史状态而不互相干扰。
提高写性能： 更新不需要加锁覆盖，而是追加新版本。
2. 快照视图（ReadView）
2.1 什么是快照视图
快照视图（ReadView）是事务在开始时创建的一个逻辑数据视图，用于决定哪些数据版本对该事务可见。
它是基于版本链和事务状态的动态视图。
通过快照视图，事务可以确保在整个执行过程中读取一致的数据。
快照视图通常包含以下信息：
当前活跃事务列表： 开始时系统中尚未提交的事务 ID 列表。
最小事务 ID（
min_trx_id
）： 活跃事务列表中最小的事务 ID。最大事务 ID（
max_trx_id
）： 此事务启动时系统分配的最大事务 ID。当前事务 ID（
trx_id
）： 执行此事务的事务 ID。
2.2 快照视图的作用
控制数据版本可见性： 确定事务能够读取哪些数据版本。
提供一致性读： 即使数据发生变化，事务也只能看到启动时的快照数据。
可见性规则：
事务只能看到符合以下规则的数据版本：
版本的
xmin
小于当前事务的trx_id
。意味着该版本是在当前事务开始之前创建的。
版本的
xmax
为 NULL，或者大于当前事务的trx_id
。如果
xmax
标记为某个事务 ID，说明该版本已被后续事务删除，不对当前事务可见。版本的创建事务 ID 不在快照视图的活跃事务列表中。
如果创建事务尚未提交，该版本对当前事务不可见。
3. 版本链与快照视图的协作
3.1 如何协作
事务启动时： 创建快照视图，记录当前系统的事务状态和活跃事务列表。
数据读取时：
遍历版本链，从最新版本开始检查。
根据快照视图的规则，判断版本是否可见。
数据修改时：
创建新版本，更新版本链。
旧版本不删除，但对后续事务的快照视图不可见。
3.2 示例
假设表中有一行数据，其版本链如下：
| 版本 | xmin | xmax | 数据值 |
|---|---|---|---|
| v3 | 105 | NULL | "张三" |
| v2 | 102 | 105 | "李四" |
| v1 | 100 | 102 | "王五" |
现有两个事务：
事务 A（
trx_id=106
）创建时的活跃事务列表：
{104, 105}
。可见数据版本：
v2
（xmin=102
，xmax=105
）。事务 B（
trx_id=107
）创建时的活跃事务列表：
{106}
。可见数据版本：
v3
（xmin=105
，xmax=NULL
）。
每个事务的快照视图决定了它读取的版本，从而实现并发读写的隔离性。
4. 优缺点分析
4.1 优点
高并发性能： 读写互不阻塞，支持更高的事务吞吐量。
数据一致性： 通过快照视图，提供事务一致性。
历史版本： 支持回滚、时间点查询等功能。
4.2 缺点
存储开销： 版本链需要存储多个版本的数据，回滚段可能消耗大量空间。
清理复杂： 需要后台任务（如 VACUUM 或 purge）定期清理无用版本。
延迟回收： 长事务可能阻止旧版本的清理。
5. 总结
版本链：存储数据的多个历史版本，通过指针链接形成数据版本的时间序列。
快照视图：事务开始时创建的逻辑视图，用于判断数据版本的可见性。
协同工作：版本链提供历史数据支持，快照视图根据事务逻辑决定可见性。
这种机制确保了 MVCC 的核心特性：读写分离、一致性读 和 高并发处理能力。
