一篇文章帶你掌握mysql的一致性視圖（MVCC）

提到事務，你肯定會想到ACID（Atomicity、Consistency、Isolation、Durability，即原子性、一致性、隔離性、持久性），我們就來說說其中I，也就是“隔離性”。

當數據庫上有多個事務同時執行的時候，就可能出現臟讀（dirty read）、不可重復讀（non-repeatable read）、幻讀（phantom read）的問題，所以下面我們來說說隔離級別。

SQL標准的事務隔離級別包括：讀未提交（read uncommitted）、讀提交（read committed）、可重復讀（repeatable read）、串行化（serializable）。

• 讀未提交是指，一個事務還沒提交時，它做的變更就能被別的事務看到。
• 讀提交指，一個事務提交之后，它做的變更才會被其他事務看到。
• 可重復讀指，一個事務執行過程中看到的數據，總是跟這個事務在啟動時看到的數據時一致的。當然可重復讀隔離級別下，未提交變更對其他事務也是不可見的。
• 串行化，顧名思義是對於同一行記錄，“寫”會加“寫鎖”，“讀”會加“讀鎖”。當出現讀寫鎖沖突的時候，后訪問的事務必須等前一個事務執行完成，才能繼續執行。

MySQL中支持的四種隔離級別

MySQL雖然支持4種隔離級別，但與SQL標准中所規定的各級隔離級別允許發生的問題卻有些出入，MySQL在REPEATABLE READ隔離級別下，是可以禁止幻讀問題的發生的。

我們可以通過：
SET [GLOBAL|SESSION] TRANSACTION ISOLATION LEVEL level;
來設置隔離級別。

其中的level可選值有4個：

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

MVCC原理

對於使用InnoDB存儲引擎的表來說，它的聚簇索引記錄中都包含必要的隱藏列：

• trx_id：每次一個事務對某條聚簇索引記錄進行改動時，都會把該事務的事務id賦值給trx_id隱藏列。

ReadView

ReadView所解決的問題是使用READ COMMITTED和REPEATABLE READ隔離級別的事務中，不能讀到未提交的記錄，這需要判斷一下版本鏈中的哪個版本是當前事務可見的。

ReadView中主要包含4個比較重要的內容：

• m_ids：表示在生成ReadView時當前系統中活躍的讀寫事務的事務id列表。
• min_trx_id：表示在生成ReadView時當前系統中活躍的讀寫事務中最小的事務id，也就是m_ids中的最小值。
• max_trx_id：表示生成ReadView時系統中應該分配給下一個事務的id值。
• creator_trx_id：表示生成該ReadView的事務的事務id。

ReadView是如何工作的？

有了這些信息，這樣在訪問某條記錄時，只需要按照下邊的步驟判斷記錄的某個版本是否可見：

• 如果被訪問版本的trx_id屬性值與ReadView中的creator_trx_id值相同，意味着當前事務在訪問它自己修改過的記錄，所以該版本可以被當前事務訪問。
• 如果被訪問版本的trx_id屬性值小於ReadView中的min_trx_id值，表明生成該版本的事務在當前事務生成ReadView前已經提交，所以該版本可以被當前事務訪問。
• 如果被訪問版本的trx_id屬性值大於ReadView中的max_trx_id值，表明生成該版本的事務在當前事務生成ReadView后才開啟，所以該版本不可以被當前事務訪問。
• 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，那就需要判斷一下trx_id屬性值是不是在m_ids列表中，如果在，說明創建ReadView時生成該版本的事務還是活躍的，該版本不可以被訪問；如果不在，說明創建ReadView時生成該版本的事務已經被提交，該版本可以被訪問。

如果某個版本的數據對當前事務不可見的話，那就順着版本鏈找到下一個版本的數據，繼續按照上邊的步驟判斷可見性，依此類推，直到版本鏈中的最后一個版本。如果最后一個版本也不可見的話，那么就意味着該條記錄對該事務完全不可見，查詢結果就不包含該記錄。

在MySQL中，READ COMMITTED和REPEATABLE READ隔離級別的的一個非常大的區別就是它們生成ReadView的時機不同。

我們這里使用一個示例來解釋：

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) ;

事務A	事務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;

在這個例子中，我們做如下假設:

1. 事務A、B的版本號分別是100、200，且當前系統里只有這3個事務；
2. 三個事務開始前，(1,1）這一行數據的row trx_id是90。

READ COMMITTED —— 每次讀取數據前都生成一個ReadView

繼續上面的例子，假設現在有一個使用READ COMMITTED隔離級別的事務開始執行：

# 使用READ COMMITTED隔離級別的事務
BEGIN;

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

這個SELECT1的執行過程如下：

• 在執行SELECT語句時會先生成一個ReadView，ReadView的m_ids列表的內容就是[100, 200]，min_trx_id為100，max_trx_id為201，creator_trx_id為0。
• 然后從版本鏈中挑選可見的記錄，最新的版本trx_id值為200，在m_ids列表內，所以不符合可見性要求
• 下一個版本的trx_id值也為100，也在m_ids列表內，所以也不符合要求，繼續跳到下一個版本。
• 下一個版本的trx_id值為90，小於ReadView中的min_trx_id值100，所以這個版本是符合要求的。

之后，我們把事務B的事務提交一下，然后再到剛才使用READ COMMITTED隔離級別的事務中繼續查找，如下：

# 使用READ COMMITTED隔離級別的事務
BEGIN;

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

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

這個SELECT2的執行過程如下：

• 在執行SELECT語句時會又會單獨生成一個ReadView，該ReadView的m_ids列表的內容就是[100]（事務id為200的那個事務已經提交了，所以再次生成快照時就沒有它了），min_trx_id為100，max_trx_id為201，creator_trx_id為0。
• 然后從版本鏈中挑選可見的記錄，從圖中可以看出，最新版本trx_id值為100，在m_ids列表內，所以不符合可見性要求
• 下一個版本的trx_id值為200,小於max_trx_id，並且不在m_ids列表中，所以可見，返回的值為2

REPEATABLE READ —— 在第一次讀取數據時生成一個ReadView
假設現在有一個使用REPEATABLE READ隔離級別的事務開始執行：

# 使用REPEATABLE READ隔離級別的事務
BEGIN;

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

這個SELECT1的執行過程如下：

• 在執行SELECT語句時會先生成一個ReadView，ReadView的m_ids列表的內容就是[100, 200]，min_trx_id為100，max_trx_id為201，creator_trx_id為0。
• 然后從版本鏈中挑選可見的記錄，該版本的trx_id值為100，在m_ids列表內，所以不符合可見性要求
• 下一個版本該版本的trx_id值為200，也在m_ids列表內，所以也不符合要求，繼續跳到下一個版本。
• 下一個版本的trx_id值為90，小於ReadView中的min_trx_id值100，所以這個版本是符合要求的。

之后，我們把事務B的事務提交一下
然后再到剛才使用REPEATABLE READ隔離級別的事務中繼續查找:

# 使用REPEATABLE READ隔離級別的事務
BEGIN;

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

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

這個SELECT2的執行過程如下：

• 因為當前事務的隔離級別為REPEATABLE READ，而之前在執行SELECT1時已經生成過ReadView了，所以此時直接復用之前的ReadView，之前的ReadView的m_ids列表的內容就是[100, 200]，min_trx_id為100，max_trx_id為201，creator_trx_id為0。
• 然后從版本鏈中挑選可見的記錄，該版本的trx_id值為100，在m_ids列表內，所以不符合可見性要求
• 下一個版本該版本的trx_id值為200，也在m_ids列表內，所以也不符合要求，繼續跳到下一個版本。
• 下一個版本的trx_id值為90，小於ReadView中的min_trx_id值100，所以這個版本是符合要求的。