MySQL笔记之一致性视图与MVCC实现

一致性读视图是InnoDB在实现MVCC用到的虚拟结构，用于读提交（RC）和可重复度（RR）隔离级别的实现。

一致性视图没有物理结构，主要是在事务执行期间用来定义该事物可以看到什么数据。

一、Read View

事务在正式启动的时候我们会创建一致性视图，该一致性视图是基于整个库的。

1、transaction id

InnodDB的每个事务都有一个唯一的事务ID，叫做transaction id，该ID在事务开始的时候向InnoDB申请，并且按照申请顺序严格递增。

每行数据都会有多个版本，每次事务更新数据的时候都会生成一个新的数据版本，并且把transaction id赋值给这个数据版本的事务id，称为row trx_id。

上图是一条行数据的多个版本，最新的版本是 V4。

其中U3、U2、U1代表的是undo log，V1、V2、V3在物理上并不真实存在，而是在需要的时候通过V4配合undo log计算获得。

2、ReadView如何工作

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。

在访问某条记录时，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。

3、记录未提交的场景

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。

二、不同隔离级别下生成ReadView区别

在MySQL中，READ COMMITTED和REPEATABLE READ隔离级别的区别就是它们生成ReadView的时机不同。

1、可重复读隔离

MySQL的默认隔离级别是RR（可重复读），按照 可重复读的语义，每个事务启动的时候只能看到已经提交的事务，并且在本事务执行的过程中，不可以读取到其他事务的更新操作。

在InnoDB 中，为每个事务构造了一个  当前事务ID数组的快照，就是记录事务开启时，当前正在执行的事务ID 的集合。数组里面 trx_id 最小的记为 低水位，trx_id 最大的 + 1 记为高水位。如下图所示：

对于一个新事务而言，所读取到的记录版本的 trx_id 可能有以下几种情况：

1、在绿色区域：说明数据版本在事务开始前已提交，当前版本是可见的。

2、在红色区域：说明数据版本在事务开始后变更的，当前版本是不可见的。

3、在橙色区域：包含 2 种情况。

A、如果 数据版本的 trx_id 在数组中，说明是正在执行的事务，不可见。

B、如果 数据版本的 trx_id 不在数组中，说明是已经提交的事务，可见。

可以看出，InnoDB 利用了 UndoLog 数据多版本的特点，实现了快速创建快照的能力。

2、读已提交

对可重复读来说，事务只有在第一次进行读操作时才会生成一个ReadView，后续的读操作都会重复使用这个ReadView。

也就是说，如果在此期间有其他事务提交了，那么对于可重复读来说也是不可见的，因为对它来说，事务活跃状态在第一次进行读操作时就已经确定下来，后面不会修改了。

对读已提交来说，事务中的每次读操作都会生成一个新的ReadView。

也就是说，如果这期间某个未提交事务Commit了，那么它就会从ReadView中移除，添加到已提交事务中，这样确保RC级别下事务每次读操作都能读到已经提交的数据。

参考资料：

《高性能 MySQL》第一章第 4 节；

极客时间《MySQL 实战 45 讲》