MySQL undo log 和MVCC工作原理

下面通过具体例子完整说明连续INSERT操作的undo log生成形式，以及MVCC如何通过版本控制保持事务隔离性：

一、连续INSERT操作的undo log生成示例

假设存在user表（含id和name字段），初始为空。事务A（ID=100）执行以下操作：

BEGIN;  -- 分配事务ID=100
INSERT INTO user (id, name) VALUES (1, '张三');  -- 操作1
INSERT INTO user (id, name) VALUES (2, '李四');  -- 操作2
INSERT INTO user (id, name) VALUES (3, '王五');  -- 操作3
COMMIT;

InnoDB会为每个INSERT操作生成对应的undo log，具体结构如下：

1. 操作1的undo log：

类型：INSERT
表ID：user表的唯一标识
事务ID：100（生成该记录的事务A的ID）
主键：1（记录的主键值）
删除标记：N（未删除）
undo信息：无（INSERT的undo log仅用于回滚时删除该记录）

2. 操作2的undo log：

类型：INSERT
表ID：user表的唯一标识
事务ID：100
主键：2
删除标记：N
undo信息：无

3. 操作3的undo log：

类型：INSERT
表ID：user表的唯一标识
事务ID：100
主键：3
删除标记：N
undo信息：无

特性：

• 这些undo log通过指针串联成链表，便于事务回滚时按顺序执行反向操作（删除插入的记录）。
• 每条数据记录的隐藏列DB_TRX_ID会被标记为100（创建者事务ID），DB_ROLL_PTR指向对应的undo log。
• 事务提交后，这些undo log会被标记为可删除，由后台线程定期清理（因为已无需回滚）。

二、MVCC如何通过版本控制保持事务隔离性

以两个并发事务（事务B：ID=200，事务C：ID=300）为例，说明RR（可重复读）隔离级别下的MVCC工作机制：

1. 事务执行时间线与Read View生成

时间点	操作	事务B的Read View（启动时生成）	事务C的Read View（启动时生成）
T1	事务A插入第一条记录（未提交）	-	-
T2	事务B启动（ID=200）	活跃事务列表：[100] min_trx_id=100 max_trx_id=201	-
T3	事务B首次查询	（沿用T2的Read View）	-
T4	事务A提交所有插入	（Read View不变）	-
T5	事务B二次查询	（Read View不变）	-
T6	事务B提交，事务C启动（ID=300）	-	活跃事务列表：[] min_trx_id=300 max_trx_id=301
T7	事务C查询	-	（沿用T6的Read View）

2. 可见性判断规则与结果

MVCC通过比较记录的DB_TRX_ID（创建事务ID）与当前事务的Read View，判断记录是否可见，规则如下：

• 若DB_TRX_ID < min_trx_id：记录在所有活跃事务启动前已提交，可见。
• 若DB_TRX_ID >= max_trx_id：记录在当前事务启动后创建，不可见。
• 若min_trx_id ≤ DB_TRX_ID < max_trx_id：需检查是否在活跃列表中，在则不可见（事务未提交），不在则可见（事务已提交）。

（1）事务B的查询结果（ID=200）

• 所有记录的DB_TRX_ID=100，与事务B的Read View对比：
  • 100 ≥ min_trx_id（100）且100 < max_trx_id（201），且100在活跃列表[100]中（事务A在事务B启动时未提交）。
  • 结论：两次查询结果均为空，保持“可重复读”特性（即使事务A已提交，Read View不更新）。

（2）事务C的查询结果（ID=300）

• 所有记录的DB_TRX_ID=100，与事务C的Read View对比：
  • 100 < min_trx_id（300），说明记录由事务C启动前已提交的事务（A）创建。
  • 结论：查询到3条记录，符合隔离级别的可见性要求。

三、核心总结

1. undo log作用：为INSERT操作生成回滚凭证（记录需删除的主键），事务提交后可被清理，仅用于异常时回滚。
2. MVCC核心机制：通过事务启动时生成的Read View（含活跃事务列表、最小/最大事务ID），与记录的DB_TRX_ID对比，控制不同事务对数据版本的可见性。
3. 隔离性保障：RR级别下Read View不变，确保事务过程中看到一致的数据版本；通过事务ID的单调递增和可见性规则，实现无锁化的隔离控制。