SQL数据库行版本链结构_可见性判断流程

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行版本链与可见性判断是MVCC核心机制:修改生成tempdb中带XSN和前序指针的版本链,查询依事务快照(Min/Max XSN)从新到旧取首个已提交且未被后续删除的版本。

SQL数据库行版本链结构_可见性判断流程

sql数据库中行版本链(Row Version Chain)和可见性判断是实现多版本并发控制(MVCC)的核心机制,尤其在 SQL Server、postgresql 等支持快照隔离的系统中至关重要。理解其结构与判断流程,有助于排查阻塞、长事务、版本存储膨胀等问题。

行版本链的物理结构

当开启快照隔离(如 READ_COMMITTED_SNAPSHOTALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION)后,对数据行的每次修改(UPDATE/delete)不会直接覆盖原行,而是在 tempdb 的版本存储区(Version Store)中生成新版本,并通过指针链接成链:

  • 每行数据页中保留一个 14 字节的版本标记(Version pointer,指向 tempdb 中最新版本的地址;
  • 每个版本记录包含:事务序列号(XSN)、前一版本指针(Previous Version Pointer)、实际数据内容(仅变更列或整行,依实现而定);
  • 链头是当前最新已提交版本,链尾是原始基表行(即未被覆盖的“老”行),形成从新到旧的单向链;
  • DELETE 操作也生成版本(逻辑删除),UPDATE 是“删除+插入”组合,均产生新版本。

可见性判断的核心依据:事务快照与版本时间戳

查询时,数据库根据当前事务启动时刻的快照(Snapshot),结合各版本的事务提交时间戳(Commit timestamp / XSN),决定哪些版本对该事务“可见”:

  • 事务启动时,系统记录其 快照范围:最小活跃事务 ID(Min Active XSN)和最大已提交事务 ID(Max Committed XSN);
  • 遍历行版本链时,逐个检查每个版本的 提交事务 ID(对 INSERT/UPDATE 是写入事务的 commit XSN;对 DELETE 是删除事务的 commit XSN);
  • 可见规则(以 SQL Server 快照隔离为例):
      – 若版本的 commit XSN ≤ 当前事务快照的 Max Committed XSN,且 ≥ Min Active XSN(即该版本在事务开始前已提交,且未被更早未结束事务覆盖),则可能可见;
      – 更精确地:版本必须由 在当前事务开始前已提交 的事务生成,且 未被在当前事务开始后才提交的事务所删除(即删除版本的 commit XSN 必须 > 当前事务快照时间点);
  • 最终只取满足条件的“最新可用版本”——即链上第一个满足可见性条件的版本(从新往旧扫描)。

常见影响可见性的关键因素

可见性不是静态的,会随系统状态动态变化:

  • 长时间运行的事务:会抬高 Min Active XSN,导致大量旧版本无法被清理,tempdb 版本存储持续增长;
  • 未提交的写事务:即使只 UPDATE 一行未 COMMIT,也会阻塞其他事务读取该行的新版本(因删除版本尚未提交,其可见性不确定);
  • 事务隔离级别差异:READ COMMITTED(启用 RCSI)用语句级快照;SNAPSHOT ISOLATION 用事务级快照;REPEATABLE READ 和 SERIALIZABLE 不依赖版本链,走锁机制;
  • 版本清理延迟:只有所有依赖该版本的事务都结束,后台 cleanup 线程才会释放 tempdb 中对应空间。

诊断与验证方法

可通过系统视图观察版本链与可见性行为:

  • sys.dm_tran_version_store:查看当前版本存储中的所有行版本(含事务 ID、数据库 ID、rowset ID、XSN);
  • sys.dm_tran_active_snapshot_database_transactions:查出所有启用快照的活跃事务及其快照信息(first_snapshot_sequence_num, min_transaction_seqnum);
  • DBCC PAGE (dbid, fileid, pageid, 3):在行所在数据页中查看 version pointer 值,再结合 sys.dm_tran_version_store 关联定位链上版本;
  • 使用 READ_COMMITTED_SNAPSHOT ON 后,原行的行首增加 14 字节版本指针,可通过 DBCC PAGE 观察结构变化。
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