基本原理

版本鏈

在InnoDB存儲引擎下，對于聚簇索引中的記錄而言，其會含有兩個必要的隱藏列：trx_id、roll_pointer。一方面，當(dāng)事務(wù)對聚簇索引中的記錄進(jìn)行改動時，即會把該事務(wù)ID賦值給trx_id列；另一方面，每次對聚簇索引進(jìn)行改動后，其會將該記錄舊版本寫入到undo日志當(dāng)中。故roll_pointer列本質(zhì)上就是一個指針，用于找到該聚簇索引改動前的版本。這樣每次對記錄進(jìn)行改動即會形成一條相應(yīng)的undo日志記錄，同樣地，在每條undo日志記錄也會包含生成該版本時對應(yīng)的事務(wù)ID信息。同時對于每個undo日志記錄也有一個roll_pointer屬性。使得undo日志記錄之間可以形成一個鏈表，如下所示。可以看到，對于一條記錄的多個歷史版本形成了一個版本鏈

ReadView

前面已經(jīng)看到通過版本鏈可以記錄下各事務(wù)對記錄的修改結(jié)果。而為了實(shí)現(xiàn)在不同隔離級別條件下，能夠在版本鏈中找到合適的版本以對當(dāng)前事務(wù)可見。InnoDB引入了ReadView的概念，其包含以下重要信息

• 「m_ids」：在生成ReadView時，當(dāng)前數(shù)據(jù)庫中活躍的讀寫事務(wù)的事務(wù)ID列表
• 「min_trx_id」：在生成ReadView時，當(dāng)前活躍的讀寫事務(wù)中最小的事務(wù)ID，也就是m_ids中的最小值
• 「max_trx_id」：在生成ReadView時，系統(tǒng)中下一次給其他事務(wù)分配所使用的ID。這里對事務(wù)ID進(jìn)行補(bǔ)充說明，一方面，事務(wù)ID的分配保證全局遞增；另一方面，只有在對記錄進(jìn)行修改時（執(zhí)行INSERT、DELETE、UPDATE語句）才會為該事務(wù)分配事務(wù)ID。否則對于一個只讀事務(wù)而言，其事務(wù)ID使用默認(rèn)值0
• 「creator_trx_id」：生成該ReadView的事務(wù)所對應(yīng)的事務(wù)ID

至此，我們就可以利用當(dāng)前事務(wù)所生成的ReadView來判斷版本鏈中某個版本的記錄，是否對當(dāng)前事務(wù)可見。具體地規(guī)則如下：

• 如果被訪問版本的trx_id屬性值 等于 ReadView中的creator_trx_id值。意味著當(dāng)前事務(wù)在訪問它自己修改過的記錄，所以該版本可以被當(dāng)前事務(wù)訪問
• 如果被訪問版本的trx_id屬性值 小于 ReadView中的min_trx_id值。表明生成該版本的事務(wù)在當(dāng)前事務(wù)生成ReadView前已經(jīng)提交，所以該版本可以被當(dāng)前事務(wù)訪問
• 如果被訪問版本的trx_id屬性值 大于等于 ReadView中的max_trx_id值。表明生成該版本的事務(wù)在當(dāng)前事務(wù)生成ReadView后才開啟，所以該版本不可以被當(dāng)前事務(wù)訪問
• 如果被訪問版本的trx_id屬性值 在ReadView的min_trx_id和max_trx_id之間。即 min_trx_id ≤ 被訪問版本的trx_id屬性值 < max_trx_id。則我們需要進(jìn)一步判斷 被訪問版本的trx_id屬性值 是不是在 m_ids列表 中。如果是，則說明創(chuàng)建ReadView時，生成該版本的事務(wù)還是活躍的，則該版本不可以被訪問；反之，則說明創(chuàng)建ReadView時，生成該版本的事務(wù)已經(jīng)被提交，故該版本可以被訪問

在查詢記錄時，通過版本鏈確定版本的可見性。如果該版本可見則表示版本確定完畢，返回該版本的數(shù)據(jù)作為查詢結(jié)果；反之，如果某個版本的數(shù)據(jù)對當(dāng)前事務(wù)不可見的話，則根據(jù)版本鏈找到下一個版本的數(shù)據(jù)，重復(fù)使用上述的規(guī)則進(jìn)行判斷，依此類推。如果版本鏈中最后一個版本也不可見的話，則說明該條數(shù)據(jù)記錄對該當(dāng)前事務(wù)完全不可見，即查詢結(jié)果不包含該記錄

隔離級別

Read Uncommitted 未提交讀

對于隔離級別為 Read Uncommitted 未提交讀 的事務(wù)而言。由于允許讀到其他未提交事務(wù)修改過的記錄。故直接讀取記錄的最新版本即可。無需使用MVCC機(jī)制

Read Committed 已提交讀

對于隔離級別為 Read Committed 已提交讀 的事務(wù)而言，由于允許讀到其他已提交事務(wù)修改過的記錄。故在該事務(wù)當(dāng)中，其每次執(zhí)行select查詢語句時都會重新創(chuàng)建一個新的ReadView用于進(jìn)行版本的可見性判斷

Repeatable Read 可重復(fù)讀

對于隔離級別為 Repeatable Read 可重復(fù)讀 的事務(wù)而言，其要求該事務(wù)中無論進(jìn)行多少次查詢，對于某條記錄而言，其數(shù)據(jù)內(nèi)容均不能發(fā)生改變。故在該事務(wù)當(dāng)中，其只會在第一次執(zhí)行select查詢語句時創(chuàng)建ReadView。后續(xù)該事務(wù)再次執(zhí)行select查詢語句時，將不會重新創(chuàng)建ReadView。而是會利用該事務(wù)第一次創(chuàng)建的ReadView進(jìn)行版本可見性的判斷

Serializable 串行化

對于隔離級別為 Serializable 串行化 的事務(wù)而言。InnoDB規(guī)定其讀取數(shù)據(jù)采用加鎖的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，而不使用MVCC機(jī)制

Note

1. 事實(shí)上，對于trx_id、roll_pointer隱藏列而言，其真實(shí)的名稱為DB_TRX_ID、DB_ROLL_PTR。本文只是為了行文方便換了個叫法
2. 特別地，對于二級索引而言。雖然其沒有trx_id隱藏列。但在二級索引頁面的Page Header中有一個PAGE_MAX_TRX_ID屬性，用于表示對該頁面進(jìn)行改動的最大事務(wù)ID。如果PAGE_MAX_TRX_ID屬性值 小于 當(dāng)前活躍的讀寫事務(wù)中最小的事務(wù)ID，則說明對該頁面做修改的事務(wù)都已經(jīng)提交了，即是可見的；反之，則需要進(jìn)行回表，在聚簇索引中通過MVCC機(jī)制判斷可見性

參考文獻(xiàn)

1. MySQL是怎樣運(yùn)行的：從根兒上理解MySQL 小孩子4919著