MVCC ​

简介 ​

oGRAC 通过锁机制、多版本并发控制（Multi-Version Concurrency Control, MVCC）和数据库隔离级别的协同设计，显著提升了系统的高并发处理能力。其中，MVCC 是实现高性能并发访问的核心技术之一，其核心思想是在不依赖或极少使用传统锁的情况下，解决读写冲突竞争问题，从而实现读不阻塞写，写不阻塞读的理想并发模型。

核心思想 ​

• 数据版本化：每一行数据可以存在多个历史版本，由 Undo 记录维护。每个事务看到的数据版本取决于SCN。
• 一致读（Consistent Read）：某事务在读取数据时，并非读取当前数据的最新版本，而是读取一个可见性前提下的历史数据版本，通过MVCC技术实现，此过程无需加锁，不会阻塞其他事务的写入操作，适用于 SELECT 类查询。
• 当前读（Current Read）：事务读取的是数据的最新状态，通常发生在 UPDATE、DELETE 或 SELECT FOR UPDATE 等修改类操作中。当前读会进行可见性判断并可能施加行锁，以确保操作的安全性。
• 通过MVCC避免锁冲突：通过多版本控制，多数只读事务通过一致读完成，避免了与写事务之间的锁等待，极大提升了并发性能。

MVCC原理描述 ​

SCN ​

oGRAC 的 MVCC 实现基于 64位时间戳SCN（System Change Number） 和Undo 日志机制，构建了一个高效的行级多版本管理系统。

SCN 是 oGRAC 中全局单调递增的时间戳，用于标识事务发生的时间顺序。它是一个 64 位整数，结构如下：

{second[32bit]} {micro-second[20bit]} {sequence[12bit]}

Second & Microsecond提供精确的时间基准，Sequence在同一微秒内区分多个事务，确保唯一性。

多版本存储与可见性判断 ​

• "多版本"指的是 oGRAC 会同时物化并维护多个版本的数据，历史版本数据与当前最新的版本数据分开存储，前者保留在Undo Page中，进行链式保存，形成一条按 SCN 逆序排列的版本链，后者保留在Data Page中。
• 当事务执行一致读时，若查询事务Query SCN > Commit SCN，该行版本未被后续活跃事务修改，对当前事务可见；当前 Data Page 上的版本不可见，则沿着 Undo 链向上追溯，直到找到第一个满足条件的历史版本。

行锁原理描述 ​

尽管MVCC解决了大部分读写冲突，但写-写冲突仍需通过锁机制来保障数据一致性。oGRAC 使用 ITL（Interested Transaction List，感兴趣事务列表）实现高效的行级锁管理。

ITL 结构与作用 ​

ITL 并非集中式锁表，而是嵌入在每个数据页Page尾部的一个动态数组，Page页上的每行记录的头部记录ITL指针，用于记录当前页面中正在被哪些事务锁定的行信息。每个 ITL 条目包含事务 ID、锁类型、事务活跃状态、回滚段指针等。Page上默认存在2个ITL条目（假设同一个页面上事务并发的数量超过2个的概率较小），同一页面上的并发事务增加时可扩展ITL，最大支持255个，超过255个需要等待，ITL一旦扩展，其空间会保留在页中供后续使用，避免频繁分配开销。

行锁获取流程 ​

当事务尝试对某行执行当前读或更新操作时，执行如下步骤：

检查该行是否已被锁定：查看 Row Header 是否指向某个活跃 ITL 条目，若存在且事务仍在运行，则等待该事务提交或回滚；若无冲突，申请当前页面上的ITL，设置待修改行的 Row Header ，开始执行修改操作，旧版本推入 Undo，并将新版本写入 Data Page。ITL锁释放时机为事务commit或者事务rollback。

机制优势 ​

• 高并发读写性能：多数 SELECT 操作通过一致读完成，无需加锁，彻底消除读写互斥，显著提升并发能力。
• 低行锁维护开销：基于 ITL 的行锁机制将锁信息本地化到数据页内部，减少全局锁管理的复杂性。
• 高效的存储结构：Data Page 仅保留最新版本，提高缓存命中率和 I/O 效率；历史版本按需从 Undo 加载，节省内存占用。
• 自动版本清理与回收：Undo 表空间支持自动回收，过期版本在无事务引用后被异步回收，防止无限膨胀。
• 良好的架构延续性：基于 SCN + Undo 的 MVCC 方案兼容性强，易于扩展。