一篇文章带你掌握mysql的一致性视图（MVCC）

luozhiyun
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提到事务，你肯定会想到ACID（Atomicity、Consistency、Isolation、Durability，即原子性、一致性、隔离性、持久性），我们就来说说其中I，也就是“隔离性”。

当数据库上有多个事务同时执行的时候，就可能出现脏读（dirty read）、不可重复读（non-repeatable read）、幻读（phantom read）的问题，所以下面我们来说说隔离级别。

SQL标准的事务隔离级别包括：读未提交（read uncommitted）、读提交（read committed）、可重复读（repeatable read）、串行化（serializable）。

  • 读未提交是指，一个事务还没提交时，它做的变更就能被别的事务看到。
  • 读提交指，一个事务提交之后，它做的变更才会被其他事务看到。
  • 可重复读指，一个事务执行过程中看到的数据，总是跟这个事务在启动时看到的数据时一致的。当然可重复读隔离级别下，未提交变更对其他事务也是不可见的。
  • 串行化，顾名思义是对于同一行记录，“写”会加“写锁”，“读”会加“读锁”。当出现读写锁冲突的时候，后访问的事务必须等前一个事务执行完成，才能继续执行。

MySQL中支持的四种隔离级别

MySQL虽然支持4种隔离级别，但与SQL标准中所规定的各级隔离级别允许发生的问题却有些出入，MySQL在REPEATABLE READ隔离级别下，是可以禁止幻读问题的发生的。

我们可以通过： SET [GLOBAL|SESSION] TRANSACTION ISOLATION LEVEL level; 来设置隔离级别。

其中的level可选值有4个：

level: {
     REPEATABLE READ
   | READ COMMITTED
   | READ UNCOMMITTED
   | SERIALIZABLE
}

MVCC原理

对于使用InnoDB存储引擎的表来说，它的聚簇索引记录中都包含必要的隐藏列：

  • trx_id：每次一个事务对某条聚簇索引记录进行改动时，都会把该事务的事务id赋值给trx_id隐藏列。

ReadView

ReadView所解决的问题是使用READ COMMITTED和REPEATABLE READ隔离级别的事务中，不能读到未提交的记录，这需要判断一下版本链中的哪个版本是当前事务可见的。

ReadView中主要包含4个比较重要的内容：

  • m_ids：表示在生成ReadView时当前系统中活跃的读写事务的事务id列表。
  • min_trx_id：表示在生成ReadView时当前系统中活跃的读写事务中最小的事务id，也就是m_ids中的最小值。
  • max_trx_id：表示生成ReadView时系统中应该分配给下一个事务的id值。
  • creator_trx_id：表示生成该ReadView的事务的事务id。

ReadView是如何工作的？

有了这些信息，这样在访问某条记录时，只需要按照下边的步骤判断记录的某个版本是否可见：

  • 如果被访问版本的trx_id属性值与ReadView中的creator_trx_id值相同，意味着当前事务在访问它自己修改过的记录，所以该版本可以被当前事务访问。
  • 如果被访问版本的trx_id属性值小于ReadView中的min_trx_id值，表明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView前已经提交，所以该版本可以被当前事务访问。
  • 如果被访问版本的trx_id属性值大于ReadView中的max_trx_id值，表明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView后才开启，所以该版本不可以被当前事务访问。
  • 如果被访问版本的trx_id属性值在ReadView的min_trx_id和max_trx_id之间，那就需要判断一下trx_id属性值是不是在m_ids列表中，如果在，说明创建ReadView时生成该版本的事务还是活跃的，该版本不可以被访问；如果不在，说明创建ReadView时生成该版本的事务已经被提交，该版本可以被访问。

如果某个版本的数据对当前事务不可见的话，那就顺着版本链找到下一个版本的数据，继续按照上边的步骤判断可见性，依此类推，直到版本链中的最后一个版本。如果最后一个版本也不可见的话，那么就意味着该条记录对该事务完全不可见，查询结果就不包含该记录。

在MySQL中，READ COMMITTED和REPEATABLE READ隔离级别的的一个非常大的区别就是它们生成ReadView的时机不同。

我们这里使用一个示例来解释：

mysql> CREATE TABLE `t` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `k` int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB;
insert into t(id, k) values(1,1) ;
事务A 事务B
begin
begin
update t set k= k+1 where id=1;
commit；
update t set k = k+1 where id=1;
select k from t where id =1;
commit;

在这个例子中，我们做如下假设:

  1. 事务A、B的版本号分别是100、200，且当前系统里只有这3个事务；
  2. 三个事务开始前，(1,1）这一行数据的row trx_id是90。

READ COMMITTED —— 每次读取数据前都生成一个ReadView

继续上面的例子，假设现在有一个使用READ COMMITTED隔离级别的事务开始执行：

# 使用READ COMMITTED隔离级别的事务
BEGIN;

# SELECT1：Transaction 100、200未提交
select k from t where id=1 ; # 得到值为1

这个SELECT1的执行过程如下：

  • 在执行SELECT语句时会先生成一个ReadView，ReadView的m_ids列表的内容就是[100, 200]，min_trx_id为100，max_trx_id为201，creator_trx_id为0。
  • 然后从版本链中挑选可见的记录，最新的版本trx_id值为200，在m_ids列表内，所以不符合可见性要求
  • 下一个版本的trx_id值也为100，也在m_ids列表内，所以也不符合要求，继续跳到下一个版本。
  • 下一个版本的trx_id值为90，小于ReadView中的min_trx_id值100，所以这个版本是符合要求的。

之后，我们把事务B的事务提交一下，然后再到刚才使用READ COMMITTED隔离级别的事务中继续查找，如下：

# 使用READ COMMITTED隔离级别的事务
BEGIN;

# SELECT1：Transaction 100、200均未提交
SELECT * FROM hero WHERE number = 1; # 得到值为1

# SELECT2：Transaction 200提交，Transaction 100未提交
SELECT * FROM hero WHERE number = 1; # 得到值为2

这个SELECT2的执行过程如下：

  • 在执行SELECT语句时会又会单独生成一个ReadView，该ReadView的m_ids列表的内容就是[100]（事务id为200的那个事务已经提交了，所以再次生成快照时就没有它了），min_trx_id为100，max_trx_id为201，creator_trx_id为0。
  • 然后从版本链中挑选可见的记录，从图中可以看出，最新版本trx_id值为100，在m_ids列表内，所以不符合可见性要求
  • 下一个版本的trx_id值为200,小于max_trx_id，并且不在m_ids列表中，所以可见，返回的值为2

REPEATABLE READ —— 在第一次读取数据时生成一个ReadView 假设现在有一个使用REPEATABLE READ隔离级别的事务开始执行：

# 使用REPEATABLE READ隔离级别的事务
BEGIN;

# SELECT1：Transaction 100、200未提交
SELECT * FROM hero WHERE number = 1; # 得到值为1

这个SELECT1的执行过程如下：

  • 在执行SELECT语句时会先生成一个ReadView，ReadView的m_ids列表的内容就是[100, 200]，min_trx_id为100，max_trx_id为201，creator_trx_id为0。
  • 然后从版本链中挑选可见的记录，该版本的trx_id值为100，在m_ids列表内，所以不符合可见性要求
  • 下一个版本该版本的trx_id值为200，也在m_ids列表内，所以也不符合要求，继续跳到下一个版本。
  • 下一个版本的trx_id值为90，小于ReadView中的min_trx_id值100，所以这个版本是符合要求的。

之后，我们把事务B的事务提交一下 然后再到刚才使用REPEATABLE READ隔离级别的事务中继续查找:

# 使用REPEATABLE READ隔离级别的事务
BEGIN;

# SELECT1：Transaction 100、200均未提交
SELECT * FROM hero WHERE number = 1; # 得到值为1

# SELECT2：Transaction 200提交，Transaction 100未提交
SELECT * FROM hero WHERE number = 1; # 得到值为1

这个SELECT2的执行过程如下：

  • 因为当前事务的隔离级别为REPEATABLE READ，而之前在执行SELECT1时已经生成过ReadView了，所以此时直接复用之前的ReadView，之前的ReadView的m_ids列表的内容就是[100, 200]，min_trx_id为100，max_trx_id为201，creator_trx_id为0。
  • 然后从版本链中挑选可见的记录，该版本的trx_id值为100，在m_ids列表内，所以不符合可见性要求
  • 下一个版本该版本的trx_id值为200，也在m_ids列表内，所以也不符合要求，继续跳到下一个版本。
  • 下一个版本的trx_id值为90，小于ReadView中的min_trx_id值100，所以这个版本是符合要求的。

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