MySQL InnoDB MVCC — 버전 체인과 ReadView

지난 글에서 InnoDB Change Buffer가 Secondary Index 쓰기를 최적화하는 원리를 살펴봤습니다. 이번에는 InnoDB 동시성의 핵심인 MVCC(Multi-Version Concurrency Control) 를 다룹니다. MVCC 덕분에 SELECT는 쓰기 트랜잭션이 있어도 잠금 없이 일관된 스냅샷을 읽을 수 있습니다. Undo Log와 ReadView가 어떻게 협력하는지를 이해하면 MySQL 격리 수준의 동작이 명확해집니다.

숨겨진 세 개의 컬럼

InnoDB는 모든 행에 사용자가 보지 못하는 숨겨진 컬럼을 추가합니다.

컬럼	크기	역할
DB_TRX_ID	6 bytes	이 행을 마지막으로 수정한 트랜잭션 ID
DB_ROLL_PTR	7 bytes	Undo Log의 이전 버전 포인터 (Roll Pointer)
DB_ROW_ID	6 bytes	PK가 없을 때 사용하는 내부 ID

UPDATE가 발생하면:

1. 기존 행의 before image를 Undo Log에 저장
2. DB_ROLL_PTR을 새로 생성한 Undo 레코드를 가리키도록 업데이트
3. 행의 값을 새 값으로, DB_TRX_ID를 현재 TRX ID로 변경

이렇게 각 행에서 Undo Log를 거슬러 올라가면 모든 이전 버전을 재구성할 수 있습니다. 이것이 버전 체인입니다.

ReadView — 스냅샷의 경계

MVCC 읽기를 수행할 때 InnoDB는 ReadView를 생성합니다. ReadView는 “이 시점에 커밋된 버전까지만 보인다”는 경계를 정의합니다.

ReadView는 네 가지 정보를 담습니다.

m_ids:         ReadView 생성 시점에 열려 있는 모든 트랜잭션 ID 목록
min_trx_id:    m_ids 중 최솟값 (가장 오래된 열린 트랜잭션)
max_trx_id:    이 ReadView 생성 후 부여될 다음 트랜잭션 ID
creator_trx_id: 이 ReadView를 만든 트랜잭션 ID

행의 DB_TRX_ID를 보고 다음 규칙으로 가시성을 판단합니다.

TRX_ID = creator_trx_id → 내 트랜잭션이 수정 → 볼 수 있음
TRX_ID < min_trx_id     → ReadView 전에 커밋됨 → 볼 수 있음
TRX_ID >= max_trx_id    → ReadView 이후에 시작 → 볼 수 없음
TRX_ID in m_ids         → 아직 열려 있음 → 볼 수 없음

볼 수 없으면 DB_ROLL_PTR을 따라 Undo Log의 이전 버전을 확인합니다. 볼 수 있는 버전을 만날 때까지 체인을 거슬러 올라갑니다.

격리 수준과 ReadView 생성 시점

RC와 RR의 차이는 ReadView를 언제 만드느냐에 있습니다.

-- READ COMMITTED: SELECT마다 새 ReadView 생성
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
START TRANSACTION;
SELECT balance FROM accounts WHERE id = 1;  -- ReadView 1 생성
-- (다른 트랜잭션이 커밋됨)
SELECT balance FROM accounts WHERE id = 1;  -- ReadView 2 생성 → 커밋된 값 반영

-- REPEATABLE READ (기본값): BEGIN 시 ReadView 생성, 트랜잭션 동안 고정
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
START TRANSACTION;
SELECT balance FROM accounts WHERE id = 1;  -- ReadView 생성 (고정)
-- (다른 트랜잭션이 커밋됨)
SELECT balance FROM accounts WHERE id = 1;  -- 동일 ReadView → 이전 버전 반환
COMMIT;  -- ReadView 해제

Locking Read와 MVCC

Consistent Non-Locking Read(일반 SELECT)는 MVCC로 처리합니다. 잠금이 없고 Undo Log에서 이전 버전을 읽습니다.

Locking Read(SELECT ... FOR UPDATE, SELECT ... FOR SHARE)는 다릅니다. 최신 버전을 읽고 잠금을 겁니다. MVCC 스냅샷을 무시합니다.

-- Non-Locking: MVCC 스냅샷 읽기 (잠금 없음)
SELECT * FROM accounts WHERE id = 1;

-- Locking: 최신 버전 + 잠금
SELECT * FROM accounts WHERE id = 1 FOR UPDATE;     -- X Lock
SELECT * FROM accounts WHERE id = 1 FOR SHARE;      -- S Lock
SELECT * FROM accounts WHERE id = 1 LOCK IN SHARE MODE; -- S Lock (구문법)

Undo Log 정리 (Purge)

MVCC 버전 체인이 길어질수록 오래된 Undo 레코드가 쌓입니다. Purge 스레드가 주기적으로 더 이상 필요 없는 Undo 레코드를 삭제합니다.

“더 이상 필요 없다”는 기준은, 열린 모든 ReadView 중에서 가장 오래된 것보다 앞선 버전입니다. 장시간 열린 ReadView가 있으면 그 동안 Purge가 진행되지 않아 Undo 공간이 계속 커집니다.

-- 현재 History 길이 (= 정리되지 않은 Undo 레코드 수)
SHOW ENGINE INNODB STATUS\G
-- History list length: N
-- 1000 이상이면 장시간 트랜잭션 또는 Purge 지연 의심

-- 장시간 열린 트랜잭션 확인
SELECT trx_id, trx_started, trx_isolation_level,
       TIMESTAMPDIFF(SECOND, trx_started, NOW()) AS sec
FROM   information_schema.INNODB_TRX
ORDER  BY trx_started ASC
LIMIT  5;

MVCC는 읽기 성능을 획기적으로 높이지만, 장시간 트랜잭션이 Undo 공간을 잠식한다는 부작용을 항상 함께 고려해야 합니다.

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지난 글: InnoDB Change Buffer — Secondary Index 쓰기 최적화

다음 글: MySQL REPEATABLE READ — 기본 격리 수준과 Gap Lock

읽어주셔서 감사합니다. 😊