数据库事务隔离级别与MVCC

数据库事务隔离级别

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）和串行化（serializable）。

• 读未提交：一个事务还未提交时，它做的变更就被别的事务看到
• 读提交：一个事务提交之后，它做的变更才会被其它事务看到
• 可重复读：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是一致的
• 串行化：对于一行记录，读和写均会加锁。出现读写锁冲突时，后面的事务需要等待前一个事务执行完成。

在实现上，数据库里面会创建一个视图，访问的时候以视图的逻辑结果为准。在可重复读隔离级别下，这个视图是在事务启动时创建的，整个事务存在期间都用这个视图。在读提交隔离级别下，这个视图是在每个SQL语句开始执行的时候创建的。这里需要注意的是读未提交隔离级别下直接返回记录上的最新值，没有视图概念；而串行化隔离级别下直接用加锁的方式来避免并行访问。

数据库事务隔离级别和MVCC(多版本并发控制)的关系

以下内容均是基于Mysql中Innodb引擎

视图的概念

1. 视图（View），是数据库中的虚拟表。数据库中只存放视图的定义，数据仍然保存在原来的基本表中。
2. 一致性读视图（Consistent read view），Innodb引擎实现MVCC时使用，用于支持读提交和可重复读隔离级别的实现。

MVCC

Multi-Version Concurrency Control 多版本并发，MVCC 是一种并发控制的方法，用于实现对数据库的并发访问。InnoDB MVCC的实现基于Undo log，通过回滚段来构建需要的版本记录，通过Read view来判断哪些版本的数据可见。

版本链

对于InnoDB引擎的表来说，它的聚簇索引记录中的数据会包含两个必要的隐藏列trx_id和roll_pointer

trx_id: 每次一个事务对某条记录进行改动时，会把该事务的事务id赋值给trx_id

roll_pointer: 每次对记录进行改动时，会把旧的版本写入undo log日志中，每条undo log也有一个roll_pointer指针，通过这个指针可以找到该记录修改前的记录

通过roll_pointer指针可以将记录的多个版本连接成一个链表，这个链表就是记录的版本记录，每次需要历史版本的数据可以通过当前版本和undo log计算出来

Read view

虽然通过构建版本链，可以找到记录的历史版本，但是历史版本那么多，哪个版本才是要读的数据呢？这个时候就需要视图大显身手，通过视图来进行版本可见性判断。

对于读未提交的事务来说，可以读到未提交的事务修改的记录，所以直接读取记录的最新版本就行；对于串行化隔离级别来说，需要使用加锁的方式来访问记录。对于读提交和可重复读的事务来说，需要使用Read view来进行判断哪个版本是当前事务可见的。

InnoDB为每个事务构造了一个数组，用来保存这个事务启动瞬间，当前正在“活跃”的所有事务ID。“活跃”指的就是，启动了但还没提交。

Read view主要结构：

• m_ids：表示创建ReadView时活跃的读写事务列表
• m_low_limit_id：表示⽣成ReadView时系统中应该分配给下⼀ 个事务的id值，事务ID大于等于该值的数据修改不可见
• m_up_limit_id：m_ids中的最小值，事务ID小于该值的数据修改可见

可见性判断：

1. 如果记录trx_id小于m_up_limit_id或者等于m_creator_trx_id，表明ReadView创建的时候该事务已经提交，记录可见
2. 如果记录的trx_id大于等于m_low_limit_id，表明事务是在ReadView创建后开启的，其修改，插入的记录不可见
3. 当trx_id在m_up_limit_id和m_low_limit_id之间的时候，如果id在m_ids数组中，表明ReadView创建时候，事务处于活跃状态，因此记录不可见。

总结

MVCC指的就是在使⽤READ COMMITTD、REPEATABLE READ这两种隔离级别的事务在执⾏普通的SEELCT操作时访问记录的版本链的过程，这样⼦可以使不同事 的读-写、写-读操作并发执⾏，从⽽提升系统性能。

RC和RR这两个隔离级别不同的地方在于：

• 在可重复读隔离级别下，只需要在事务开始的时候创建一致性视图，之后事务里的其他查询都共用这个一致性视图；
• 在读提交隔离级别下，每一个语句执行前都会重新算出一个新的视图。

参考

淘宝数据库内核月报

美团技术团队——Innodb中的事务隔离级别和锁的关系

极客时间mysql45讲