深入理解MySQL——InnoDB事务隔离级别的实现原理

今天介绍下，在 MySQL 的 InnoDB 存储引擎中，事务隔离是如何实现的。

InnoDB 里面每个事务有一个唯一的事务 ID，叫作 transaction id。它是在事务开始的时候向 InnoDB 的事务系统申请的，是按申请顺序严格递增的。

对于数据库的每行记录，都会有三个隐藏字段：db_trx_id (事务 id)、db_roll_pt (回滚指针)、delete_flag(删除标记)。这里是为了方便理解，其实 delete_flag 是在头信息中。

对于 DML 操作来说：

• INSERT：创建一条数据，db_trx_id 的值为当前事务 id, db_roll_pt 为 null 。
• UPDATE：复制一行数据，将当前复制后这一行的 db_trx_id 置为当前事务的 id，db_roll_pt 是一个指针，指向复制前的那一条的。
• DELETE：复制一行数据，将当前复制后这一行的 db_trx_id 置为当前事务的 id，db_roll_pt 是一个指针，指向复制前的那一条的。并把 delete_flag 置为 true 。
  我们会用此语句建表及初始化数据，用于下面举例：

CREATE TABLE `t` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `k` varchar(32) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB;

insert into t(id, k) values(1, 1);

数据初始状态为：

Repeatable Read 可重复读

如当前的隔离界别为 Repeatable Read ，下面是 SQL 的执行过程：

那么对于第 8，10，12，13 行来说，查询的结果应该是什么呢？

结果应该分别是：2，1，3，1 。

下面我们来逐步回放，MySQL 底层是如何实现这整个过程的：

• 第 1 行：表示每个事务的 ID 号，其中 read view 取的是所有当前活跃的事务 ID 数组，活跃指的是，已开启并生成事务 ID 但未提交的事务。max id 取的是，目前为止，最大的事务 ID，不论是否已提交。我们还称 read view 数组中，最小的值为 min id。

• 第 2 - 4 行：表示分别开启使用，并创建此事务的 read view 及 max id，要注意的是，这里我并没有使用 begin/start transaction 来开启事务，是因为它们并不会马上创建 read view 及 max id，而是在执行第一条 select 语句后，来进行创建的。

• 第 5 行为修改 k 的值，自增 1，按照上面所说的规则，修改后：
  

• 第 6 行，提交 ID 为 102 的事务。

• 第 7 行执行了一个简单查询，未手动开启事务，但也会自动开启并生成 read view 及 max id，分别为 read-view: [100, 101] ，max-id: 103
  此时会根据查询规则，进行查找，规则如下：

1. 如果数据的 db_trx_id < min id ，则说明数据在开启当前事务前已提交的，内容可见。

2. 如果数据的 db_trx_id > max id ，则说明数据在此事务启动后生成的，内容不可见。

3. 如果数据的 min id <= db_trx_id <= max id ，则还分为两种情况：

• 3.1 若 db_trx_id 在 read view 的数组中，表示这个版本是由还没提交的事务生成的，不可见，但如果是自己的事务，则可见。

• 3.2. 若不在数据中，则表示这个版本是已经提交了的事务生成的，可见。
  示意图如下：
  
  当前的事务的一致性视图为 read view: [100, 101] ，max id: 103，那么根据这个规则，在上面的数据链中查询数据，从最新的蓝色，开始找，找到第一个数据的 db_trx_id 为 102，符合规则 3.2 属于可见范围，查询结果为 2。

• 第 8 行，当前的事务的一致性视图为 read view: [100, 101] ，max id: 101同样根据规则，第一个数据的 db_trx_id 为 102，符合规则 2，不可见，那么根据指针 db_roll_pt 继续查找，找到 db_trx_id 为 10 的数据，符合规则 1，数据可见，查询结果为 1。

• 第 9 行，修改 k 的值，自增 1，按照上面所说的规则，修改后：
  

• 第 10 行，当前的事务的一致性视图为 read view: [100] ，max id: 100 同样根据规则，第一个数据的 db_trx_id 为 100，符合规则 3.1，在 read view 数组中，但是此 id 为当前事务 id，所以可是可见的，查询结果为 3。

• 第 11 行，当前的事务的一致性视图为 read view: [100, 101] ，max id: 101 同样根据规则，第一个数据的 db_trx_id 为 100，符合规则 3.1，在 read view 中，但是此 id 不为当前事务 id，所以内容可见的，那么根据指针 db_roll_pt 继续查找，找到 db_trx_id 为 102 的数据，符合规则 2，不可见，继续根据指针 db_roll_pt 查找，找到 db_trx_id 为 10 的数据，符合规则 1，数据可见，查询结果为 1。

• 第 12 - 13 行，为提交事务语句。

Read Committed 读已提交

处于 Read Committed 读已提交 也可套用上面的规则，不过一致性视图： read view 和 max id 的创建时机，是每一条 select 语句时重新生成。你根据上面的内容，可以自己动手试验下读已提交。