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MVCC可重复读事项

Posted on Jan 09, 2024 By Holy place

MVCC可重复读

一、MVCC 实现可重复读的关键机制

  1. 隐藏字段与 Undo 日志
    1. 每个 InnoDB 行记录包含两个隐藏字段：
    2. DB_TRX_ID：记录最后一次修改该行的事务 ID。
    3. DB_ROLL_PTR：指向 Undo 日志中旧版本数据的指针。
    4. Undo 日志：保存数据的历史版本，用于构建事务可见的旧数据快照。
  2. Read View（读视图）
    1. 事务首次执行 SELECT 时会生成一个 Read View，包含以下信息：
      1. 活跃事务列表（trx_ids）：当前未提交的事务 ID 集合。
      2. 最小活跃事务 ID（min_trx_id）：活跃事务列表中的最小 ID。
      3. 最大事务 ID（max_trx_id）：下一个即将分配的事务 ID。
      4. 创建者事务 ID（creator_trx_id）：当前事务自身的 ID。
    2. 通过 Read View 判断数据版本的可见性规则：
      1. 如果行记录的 DB_TRX_ID < min_trx_id：说明该版本在事务开始前已提交，可见。
      2. 如果 DB_TRX_ID >= max_trx_id：说明该版本在事务开始后生成，不可见。
      3. 如果 min_trx_id ≤ DB_TRX_ID < max_trx_id：
        1. DB_TRX_ID 在 trx_ids 列表中：说明该版本由未提交事务生成，不可见。
        2. DB_TRX_ID 不在 trx_ids 列表中：说明该版本已提交，可见。
  3. 快照读（Snapshot Read） 在可重复读级别下，事务的 SELECT 操作基于第一次生成的 Read View，后续读取始终使用同一快照，确保多次读取的数据版本一致。 —

二、数据读写顺序的处理

  1. 读操作（SELECT）

    1. 流程：
      1. 访问数据页中的最新行记录。
      2. 检查 DB_TRX_ID 是否符合 Read View 的可见性规则。
      3. 若不可见，通过 DB_ROLL_PTR 找到 Undo 日志中的旧版本，逐级回溯直到找到可见版本。
    2. 示例 
      -- 事务 A 第一次读取（生成 Read View）
SELECT * FROM table WHERE id = 1;
      
-- 事务 B 修改并提交数据
UPDATE table SET value = 2 WHERE id = 1;
      
-- 事务 A 再次读取（仍看到旧值）
SELECT * FROM table WHERE id = 1; -- 结果与第一次一致
  2. 写操作（UPDATE/INSERT/DELETE）
    1. 流程：
      1. 当前读（Current Read）：写操作直接读取最新提交的数据版本（而非快照），并加锁（如行锁、间隙锁）。
      2. 修改数据时生成新版本，更新 DB_TRX_ID 和 DB_ROLL_PTR，旧版本存入 Undo 日志。

    2. 示例： ```sql

      – 事务 A 更新数据（触发当前读） UPDATE table SET value = 3 WHERE id = 1; – 会读取事务 B 提交的最新值 2，修改为 3

    ```

  3. 事务提交与清理
    1. 提交时，InnoDB 将修改持久化到磁盘。
    2. Undo 日志中的旧版本数据在无活跃事务依赖时，由后台 Purge 线程清理。

三、可重复读如何避免幻读？

  1. 快照读：通过 Read View 保证事务内读取的数据版本固定，避免看到其他事务新增/删除的数据（幻读）。
  2. 当前读 + 间隙锁：
    1. 执行 UPDATE、DELETE 或 SELECT … FOR UPDATE 时，InnoDB 对扫描的范围加间隙锁，阻止其他事务插入新数据，从而避免幻读。

四、与读已提交（READ COMMITTED）的区别

一、隔离级别总览

| 隔离级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 | 锁机制 | 实现原理 | |————————-|——|————|——|———————————————————————–|————————————————————————–| | READ UNCOMMITTED | ✔️ | ✔️ | ✔️ | 无锁控制（仅行锁） | 直接读取最新数据版本 | | READ COMMITTED | ✖️ | ✔️ | ✔️ | 行锁 + 短间隙锁 | MVCC + 每次 SELECT 生成新快照 | | REPEATABLE READ | ✖️ | ✖️ | △️ | 行锁 + 间隙锁（Gap Lock） + 临键锁（Next-Key Lock） | MVCC + 事务首次 SELECT 生成快照 + 间隙锁防插入 | | SERIALIZABLE | ✖️ | ✖️ | ✖️ | 范围锁（所有操作串行化） | 所有 SELECT 隐式转换为 SELECT ... FOR UPDATE |

△️ 表示：快照读可避免幻读，当前读可能触发（需显式加锁）

1. 脏读（Dirty Read）

总结

  1. MVCC 核心：通过 Undo 日志保存多版本数据，结合 Read View 实现事务隔离。
  2. 可重复读：事务内使用固定快照，确保多次读取一致性；写操作通过当前读和锁机制保证数据正确性。
  3. 适用场景：需要高度数据一致性的业务（如财务系统），但对并发性能有一定影响。

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