Innodb是一个支持MVCC（即多版本并发控制）的存储引擎，一致性读功能基于MVCC。本文基于MySQL 5.7的源代码讨论一致性读的原理，包括快照的创建、判断是否可见、快照的关闭等。
前提
- 本文基于mysql-5.7.29，为方便阅读，文中代码大量删减。
- 需要了解“快照读”：生成快照时未提交事务的更改不可见，已提交事务的更改可见。
事务结构体
事务的结构体定义位于storage/innobase/include/trx0trx.h:898。与MVCC相关的部分如下：
struct trx_t {
/* 事务ID */
trx_id_t id; /*!< transaction id */
/* 一致性读的快照 */
ReadView* read_view; /*!< consistent read view used in the transaction, or NULL if not yet set */
// 省略一大堆属性...
// ...
}其中事务的ID是一个64位的非负整数，需要注意的是，只有读写事务会分配事务ID，只读事务是不会分配ID的。
每个事务拥有各自的ReadView，以下简称快照。
ReadView源代码
在ReadView中定义了一个m_ids，它保存了处于活跃状态的事务ID列表，用于判断其它事务的修改对当前事务是否可见。
class ReadView {
/**
* 创建这个快照的事务ID
*/
trx_id_t m_creator_trx_id;
/**
* 生成这个快照时处于活跃状态的事务ID的列表，
* 是个已经排好序的列表
*/
ids_t m_ids;
/**
* 高水位线：id大于等于 m_low_limit_id 的事务都不可见。
* 在生成快照时，它被赋值为“下一个待分配的事务ID”（会大于所有已分配的事务ID）。
*/
trx_id_t m_low_limit_id;
/**
* 低水位线：id小于m_up_limit_id的事务都不可见。
* 它是活跃事务ID列表的最小值，在生成快照时，小于m_up_limit_id的事务都已经提交（或者回滚）。
*/
trx_id_t m_up_limit_id;
// 判断事务是否可见的方法
bool changes_visible(){}
// 关闭快照的方法
void close(){}
// ...
}判断更改是否可见
在ReadView中, 有一个changes_visible()方法，用于判断某个事务的更改对当前事务是否可见:
/* 判断某个事务的修改对当前事务是否可见 */
bool changes_visible(){
/**
* 可见的情况：
* 1. 小于低水位线，即创建快照时，该事务已经提交(或回滚)
* 2. 事务ID是当前事务。
*/
if (id < m_up_limit_id || id == m_creator_trx_id) {
return(true);
}
if (id >= m_low_limit_id) { /* 高于水位线不可见，即创建快照时，该事务还没有提交 */
return(false);
} else if (m_ids.empty()) { /* 创建快照时，没有其它活跃的读写事务时，可见 */
return(true);
}
/**
* 执行到这一步，说明事务ID在低水位和高水位之间，即 id ∈ [m_up_limit_id, m_low_limit_id)
* 需要判断是否属于在活跃事务列表m_ids中，
* 如果在，说明创建快照时，该事务处于活跃状态（未提交），修改对当前事务不可见。
*/
// 获取活跃事务ID列表，并使用二分查找判断事务ID是否在 m_ids中
const ids_t::value_type* p = m_ids.data();
return(!std::binary_search(p, p + m_ids.size(), id));
}由此可见，当前事务判断一个事务的修改是否可见，主要依靠活跃事务列表m_ids来判断。
对于具体的某一行记录，如何判断当前事务是否可见呢？
判断主键索引是否可见
对于主键索引中的每一个数据行，除了用户定义的字段，还有额外的系统字段，包括：
- Transaction ID: 修改这行记录的事务ID。
- Roll Pointer: undo日志指针
有了记录行的事务ID，再调用changes_visible()就能知道这个记录对当前事务是否可见:
/**
Checks that a record is seen in a consistent read.
@return true if sees, or false if an earlier version of the record
should be retrieved */
bool lock_clust_rec_cons_read_sees()
{
// 获取修改这个数据行的事务ID
trx_id_t trx_id = row_get_rec_trx_id(rec, index, offsets);
// 调用 changes_visible() 判断是否可见
return(view->changes_visible(trx_id, index->table->name));
}如果不可见呢？需要去undo日志中找之前的版本：
if (!lock_clust_rec_cons_read_sees(clust_rec, index, offsets,
node->read_view)) {
// 判断数据行不可见时，去找之前的版本
err = row_sel_build_prev_vers(
node->read_view, index, clust_rec,
&offsets, &heap, &plan->old_vers_heap,
&old_vers, mtr);
// ......
}判断辅助索引是否可见
假设通过一个辅助索引查询id的SQL：
select id from t where idx=2; 通过idx=2定位到索引记录时，仅从辅助索引就可以获取到对应的id。那此时能否直接返回这个id呢?
显然不能。
与主键索引不同，辅助索引并没有保存修改这条记录的事务id，因此并不能判断idx=2对应的记录是否可见。例如这条记录在当前事务创建快照之后，才被另外一个事务创建，那此时就是不可见的（隔离级别为可重复读时）。
对于辅助索引，每个数据页有一个字段：PAGE_MAX_TRX_ID，保存了修改这个数据页的最大事务ID。
因此，判断辅助索引中的记录是否可见时，判断条件为：max_trx_id < m_up_limit_id。
/**
* 判断辅助索引中的记录是否可见。
* 返回true时，可见。返回false时，不确定，需要去主键索引中查询。
*/
bool lock_sec_rec_cons_read_sees()
{
// 修改这个页的最大事务id
trx_id_t max_trx_id = page_get_max_trx_id(page_align(rec));
// 判断是否可见，条件是 max_trx_id < m_up_limit_id
return(view->sees(max_trx_id));
}具体来说：
- 当
max_trx_id小于低水位线时，可见，因为当前事务创建快照时修改这个索引页的事务已经提交。 - 当条件不成立时，无法确定是否可见。此时需要到主键索引中查找，再根据前面的
changes_visible()来判断。
代码如下：
/**
* 无法确定辅助索引是否可见时，
* 先执行ICP（索引下推）判断索引是否匹配，如果匹配再去查主键索引。
* 如果条件不匹配，就处理下一个辅助索引记录。
*/
if (!srv_read_only_mode
&& !lock_sec_rec_cons_read_sees(rec, index, trx->read_view)) {
switch (row_search_idx_cond_check(
buf, prebuilt, rec, offsets)) {
case ICP_NO_MATCH: // ICP不匹配，不用再去看主键索引。直接处理下一条记录
goto next_rec;
case ICP_OUT_OF_RANGE:
err = DB_RECORD_NOT_FOUND;
goto idx_cond_failed;
case ICP_MATCH: // ICP满足条件时，查主键索引，判断是否可见
goto requires_clust_rec;
}
ut_error;
}获取活跃事务列表
在创建快照时，获取活跃的读写事务列表:
/**
* 生成读写事务ID列表，计算高低水位线等。
* 在创建快照 MVCC::view_open() 时调用
*/
void ReadView::prepare(trx_id_t id){
// 创建快照的ID为当前事务ID
m_creator_trx_id = id;
// 高水位线是“下一个待分配事务ID”
m_low_limit_no = m_low_limit_id = trx_sys->max_trx_id;
/**
* 系统事务结构体（trx_sys）中会记录活跃的事务ID列表(trx_sys->rw_trx_ids)，
* 如果有活跃的读写事务，就从trx_sys复制读写事务ID列表到m_ids中
*/
if (!trx_sys->rw_trx_ids.empty()) {
copy_trx_ids(trx_sys->rw_trx_ids);
} else {
// 创建快照时没有活跃的读写事务
m_ids.clear();
}
// ...
}上面的代码获取到了m_ids和高水位线，低水位线在ReadView::complete()中计算:
void ReadView::complete()
{
/* 低水位线是活跃事务列表的最小值，即第1个活跃事务ID */
m_up_limit_id = !m_ids.empty() ? m_ids.front() : m_low_limit_id;
// ...
}快照的生成
快照的生成定义在ReadView* trx_assign_read_view()方法中：
ReadView* trx_assign_read_view(
/*=================*/
trx_t* trx) /*!< in/out: active transaction */
{
if (srv_read_only_mode) { // 只读模式不用生成快照
return(NULL);
} else if (!MVCC::is_view_active(trx->read_view)) { // 如果已经生成快照，会直接返回
trx_sys->mvcc->view_open(trx->read_view, trx); // 执行生成快照
}
return(trx->read_view);
}调用trx_assign_read_view()方法主要有2个地方：
row_search_mvcc()
在执行无锁的select时会调用，即select不带for update、lock in share mode。innobase_start_trx_and_assign_read_view()
使用start transaction with consistent snapshot语句在开始事务的时候创建一致性视图（仅在可重复读时有效），代码如下。
static int innobase_start_trx_and_assign_read_view()
{
if (trx->isolation_level == TRX_ISO_REPEATABLE_READ) {
trx_assign_read_view(trx);
} else {
// 隔离级别不是可重复读时，会输出一条warning
push_warning_printf(thd, Sql_condition::SL_WARNING,
HA_ERR_UNSUPPORTED,
"InnoDB: WITH CONSISTENT SNAPSHOT"
" was ignored because this phrase"
" can only be used with"
" REPEATABLE READ isolation level.");
}
}快照的关闭
不同隔离级别，处理关闭快照有点不同。
在可重复读隔离级别下，快照会在事务结束时关闭。整个事务的多个SQL使用同一个快照。
static void trx_commit_in_memory(){ if (trx_is_autocommit_non_locking(trx)) { // 自动提交的非锁定一致性读 if (trx->read_view != NULL) { // 执行关闭快照 trx_sys->mvcc->view_close(trx->read_view, false); } } else { if (trx->id > 0) { /* trx->id 大于0，说明当前事务是读写事务。 * 需要从系统事务结构体（trx_sys->rw_trx_ids）的读写事务列表中移除当前事务ID，并关闭视图 */ /* For consistent snapshot, we need to remove current transaction from running transaction id list for mvcc before doing commit and releasing locks. */ trx_erase_lists(trx, serialised); } // 只读事务 if (trx->read_only || trx->rsegs.m_redo.rseg == NULL) { // 快照不为空时关闭快照 if (trx->read_view != NULL) { trx_sys->mvcc->view_close(trx->read_view, false); } } }在读已提交隔离级别下，快照会在SQL语句结束时关闭。
/* If the MySQL lock count drops to zero we know that the current SQL statement has ended */ if (trx->n_mysql_tables_in_use == 0) { // 当前SQL使用到的表格是数0，说明SQL执行结束了 // 隔离级别为读已提交时，执行 关闭快照 if (trx->isolation_level <= TRX_ISO_READ_COMMITTED && MVCC::is_view_active(trx->read_view)) { trx_sys->mvcc->view_close(trx->read_view, true); } }
总结
- 执行无锁的select语句时会生成快照
- 在可重复读隔离级别下，快照会在事务结束时关闭。
- 在读已提交隔离级别下，快照会在SQL语句结束时关闭。
- 可见性判断：生成快照时已提交的事务可见。