MySQL事務(wù)隔離原理

天下小糧倉 2019-05-08

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首先來介紹一下 MySQL 里面的“視圖”的概念。

視圖：查詢語句定義的虛擬表，可以通過 create view ... 來創(chuàng)建。
一致性視圖：InnoDB 實現(xiàn)的，在 MVCC 中用到的，用于支持 RC (Read Commited，讀提交) 和 RR （Repeatable Read，可重復(fù)讀）隔離級別的實現(xiàn)。

一致性視圖工作原理

通過之前的文章我們知道，在可重復(fù)讀隔離級別下，事務(wù)開始前會創(chuàng)建一個一致性視圖。下面我們來詳細(xì)說明一下這個一致性視圖的工作原理。

在InnoDB 引擎中，每個事務(wù)都有一個唯一的ID，就是 transaction id。它是在事務(wù)開始的時候向系統(tǒng)申請的，是嚴(yán)格按順序遞增的。我們知道，每個數(shù)據(jù)行都是有多個版本的。每一次的事務(wù)更新都會有一個新的版本，并且每個版本都有對應(yīng)的 transaction id（row trx_id）。

上圖是一條行數(shù)據(jù)的多個版本，最新的版本是 V4。但是需要注意的是，上圖中的 U1、U2、U3 對應(yīng)的就是 undo log (回滾日志)，小版本 trx_id 的值都是通過 undo log 計算出來的。

按照可重復(fù)讀的語義，每個事務(wù)啟動的時候只能看到已經(jīng)提交的事務(wù)，并且在本事務(wù)執(zhí)行的過程中，不可以讀取到其他事務(wù)的更新操作。在InnoDB 中，為每個事務(wù)構(gòu)造了一個當(dāng)前事務(wù)ID數(shù)組的快照，就是記錄事務(wù)開啟時，當(dāng)前正在執(zhí)行的事務(wù)ID 的集合。數(shù)組里面 trx_id 最小的記為低水位，trx_id 最大的 + 1 記為高水位。如下圖所示：

對于一個新事務(wù)而言，所讀取到的記錄版本的 trx_id 可能有以下幾種情況：

在綠色區(qū)域：說明數(shù)據(jù)版本在事務(wù)開始前已提交，當(dāng)前版本是可見的。
在紅色區(qū)域：說明數(shù)據(jù)版本在事務(wù)開始后變更的，當(dāng)前版本是不可見的。
在橙色區(qū)域：包含 2 種情況。

如果數(shù)據(jù)版本的 trx_id 在數(shù)組中，說明是正在執(zhí)行的事務(wù)，不可見。
如果數(shù)據(jù)版本的 trx_id 不在數(shù)組中，說明是已經(jīng)提交的事務(wù)，可見。

對于 MVCC 的多版本圖，如果當(dāng)前有一個事務(wù)，它的低水位是 18 。此時它訪問這個數(shù)據(jù)行時，會通過 V4 版本計算出 V3 的版本。由此我們可以看出，InnoDB 利用了數(shù)據(jù)多版本的特點，實現(xiàn)了快速創(chuàng)建快照的能力。

我們下面看一個 Demo：1、事務(wù)A 開始前，系統(tǒng)中只有一個 99 的已提交事務(wù)；2、事務(wù) A、B、C的版本號分別是 100、101、102，且當(dāng)前系統(tǒng)中只有這 4 個事務(wù)；3、事務(wù)開始前，(1, 1) 這一行數(shù)據(jù)的 trx_id 是 90.

上圖從事務(wù)A的可重復(fù)讀角度看來，101、102 版本都不可見，因此找到了 90 這個版本的數(shù)據(jù)。

更新操作

前面一段說了，數(shù)據(jù)行多版本的讀取規(guī)則。下面說明一下，更新數(shù)據(jù)的讀取規(guī)則。如下所示：

上面事務(wù)B 執(zhí)行的過程中，有事務(wù) C的提交流程。此時事務(wù)B 就不能按照 undo log 回滾到 90 這個版本了（如果是這樣事務(wù)B 執(zhí)行完成數(shù)據(jù)就變成 (1, 2)了，與正確的結(jié)果 (1, 3) 不符）。此時更新的讀取為“當(dāng)前讀”，也就是讀取到最新的數(shù)據(jù)，事務(wù)B 執(zhí)行完 k=k+1 后，再次獲取 k 的值時，返回的就是 (1, 3) 了。

上面的過程，我們看到的是事務(wù)C 在事務(wù)B 執(zhí)行更新之前就已經(jīng)提交了。如果事務(wù)C 沒有提交，那又會是一個什么流程呢？