Turso MVCC多版本并发控制指南：实现行级快照隔离与数据库性能优化

mvcc by tursodatabase/turso

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安装命令

npx skills add https://github.com/tursodatabase/turso --skill mvcc

数据库性能优化 Rust

🇨🇳中文介绍

MVCC 指南（实验性）

多版本并发控制。开发中，尚未达到生产就绪状态。

重要提示：调试时请忽略 MVCC，除非错误是 MVCC 特有的。

启用 MVCC

PRAGMA journal_mode = 'mvcc';

此为运行时配置，非编译时功能标志。按数据库设置。

工作原理

标准 WAL：每页单一版本，读取者在读取标记时间看到快照。

MVCC：多行版本，快照隔离。每个事务在开始时看到一致的快照。

与 WAL 的主要区别

方面	WAL	MVCC
写入粒度	每次提交写入完整页面	仅受影响的行
读取者/写入者	互不阻塞	互不阻塞
持久化	`.db-wal`	`.db-log`（逻辑日志）

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每个行版本追踪：

begin - 变为可见时的时间戳
end - 被删除/替换时的时间戳
btree_resident - 在启用 MVCC 前已存在

Database
  └─ mv_store: MvStore
      ├─ rows: SkipMap<RowID, Vec<RowVersion>>
      ├─ txs: SkipMap<TxID, Transaction>
      ├─ Storage (.db-log file)
      └─ CheckpointStateMachine

每个连接：mv_tx 追踪当前的 MVCC 事务。

共享：MvStore 包含无锁的 crossbeam_skiplist 结构。

core/mvcc/mod.rs - 模块概览
core/mvcc/database/mod.rs - 主要实现（约 3000 行）
core/mvcc/cursor.rs - 合并的 MVCC + B 树游标
core/mvcc/persistent_storage/logical_log.rs - 磁盘格式
core/mvcc/database/checkpoint_state_machine.rs - 检查点逻辑

定期将行版本刷新到 B 树。

PRAGMA mvcc_checkpoint_threshold = <pages>;

流程：获取锁 → 开始分页事务 → 写入行 → 提交 → 截断日志 → 同步到磁盘 → 释放锁。

垃圾回收（旧版本会累积）
重启时从逻辑日志恢复

检查点会阻塞其他事务，甚至包括读取！
无法溢出到磁盘；存在内存使用担忧

# 运行 MVCC 特定测试
cargo test mvcc

# 使用 MVCC 的 TCL 测试
make test-mvcc

使用 #[turso_macros::test(mvcc)] 属性来运行启用 MVCC 的测试。

#[turso_macros::test(mvcc)]
fn test_something() {
    // 在启用 MVCC 的情况下运行
}

core/mvcc/mod.rs 记录了数据异常（脏读、更新丢失等）
快照隔离与可串行化：MVCC 提供前者，而非后者

🇺🇸English

MVCC Guide (Experimental)

Multi-Version Concurrency Control. Work in progress, not production-ready.

CRITICAL : Ignore MVCC when debugging unless the bug is MVCC-specific.

Enabling MVCC

PRAGMA journal_mode = 'mvcc';

Runtime configuration, not a compile-time feature flag. Per-database setting.

How It Works

Standard WAL: single version per page, readers see snapshot at read mark time.

MVCC: multiple row versions, snapshot isolation. Each transaction sees consistent snapshot at begin time.

Key Differences from WAL

Aspect	WAL	MVCC
Write granularity	Every commit writes full pages	Affected rows only
Readers/Writers	Don't block each other	Don't block each other
Persistence	`.db-wal`	`.db-log` (logical log)
Isolation	Snapshot (page-level)	Snapshot (row-level)

Versioning

Each row version tracks:

begin - timestamp when visible
end - timestamp when deleted/replaced
btree_resident - existed before MVCC enabled

Architecture

Database
  └─ mv_store: MvStore
      ├─ rows: SkipMap<RowID, Vec<RowVersion>>
      ├─ txs: SkipMap<TxID, Transaction>
      ├─ Storage (.db-log file)
      └─ CheckpointStateMachine

Per-connection : mv_tx tracks current MVCC transaction.

Shared : MvStore with lock-free crossbeam_skiplist structures.

Key Files

core/mvcc/mod.rs - Module overview
core/mvcc/database/mod.rs - Main implementation (~3000 lines)
core/mvcc/cursor.rs - Merged MVCC + B-tree cursor
core/mvcc/persistent_storage/logical_log.rs - Disk format
core/mvcc/database/checkpoint_state_machine.rs - Checkpoint logic

Checkpointing

Flushes row versions to B-tree periodically.

PRAGMA mvcc_checkpoint_threshold = <pages>;

Process: acquire lock → begin pager txn → write rows → commit → truncate log → fsync → release.

Current Limitations

Not implemented:

Garbage collection (old versions accumulate)
Recovery from logical log on restart

Known issues:

Checkpoint blocks other transactions, even reads!
No spilling to disk; memory use concerns

Testing

# Run MVCC-specific tests
cargo test mvcc

# TCL tests with MVCC
make test-mvcc

Use #[turso_macros::test(mvcc)] attribute for MVCC-enabled tests.

#[turso_macros::test(mvcc)]
fn test_something() {
    // runs with MVCC enabled
}

References

core/mvcc/mod.rs documents data anomalies (dirty reads, lost updates, etc.)
Snapshot isolation vs serializability: MVCC provides the former, not the latter

Weekly Installs

361

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tursodatabase/turso

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Jan 28, 2026

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🇨🇳中文介绍

MVCC 指南（实验性）

启用 MVCC

工作原理

与 WAL 的主要区别

相关 Skills

版本控制

架构

关键文件

检查点

当前限制

测试

参考资料

🇺🇸English

MVCC Guide (Experimental)

Enabling MVCC

How It Works

Key Differences from WAL

Versioning

Architecture

Key Files

Checkpointing

Current Limitations

Testing

References

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