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innodb隔离级别原理实现

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mysql

隔离级别 isolation mvcc innodb 原理

InnoDB是一个多版本存储引擎:它保存关于已更改行的旧版本的信息，以支持诸如并发和回滚之类的事务特性.可以认为MVCC是行级锁的一个变种，但它在很多情况下避免了加锁操作，因此开销更低。

innodb会为每一行添加三个字段：

6-byte ID字段：隐含主键ID。
6-byte DB_TRX_ID字段：记录创建时事务的版本，这个版本号随着事务的创建不断递增。
7-byte DB_ROLL_PTR字段：记录了指向undo日志记录的指针。undo日志用于事物回滚。

MCVV只在REPEATABLE READ和READ COMMITTED两个隔离级别下工作。

二、事务链表

MySQL中的事务在开始到提交这段过程中，都会被保存到一个叫trx_sys的事务链表中，这是一个基本的链表结构：

新建事务(当前事务)与commit 的事务不在活跃事务链表中。

三、undo log

当事务1更改该行的值时，会进行如下操作：

用排他锁锁定该行
记录redo log
把该行修改前的值Copy到undo log，即上图中下面的行
修改当前行的值，填写事务编号，使回滚指针指向undo log中的修改前的行

四、ReadView

有了前面隐藏列和事务链表的基础，接下去就可以构造MySQL实现MVCC的关键——ReadView。
ReadView说白了就是一个数据结构，在事务开始的时候被创建。这个数据结构中包含了3个主要的成员：ReadView{low_trx_id, up_trx_id, trx_ids}，在并发情况下，一个事务在启动时，trx_sys链表中存在部分还未提交的事务，那么哪些改变对当前事务是可见的，哪些又是不可见的，这个需要通过ReadView来进行判定，首先来看下ReadView中的3个成员各自代表的意思：

low_trx_id表示该事务启动时，当前事务链表中最大的事务id编号，也就是最近创建的除自身以外最大事务编号；
up_trx_id表示该事务启动时，当前事务链表中最小的事务id编号，也就是当前系统中创建最早但还未提交的事务；
trx_ids表示所有事务链表中事务的id集合。

上述3个成员组成了ReadView中的主要部分，简单图示如下：

InnoDB默认的隔离级别为Repeatable Read (RR)，可重复读。InnoDB在开始一个RR读之前，会创建一个全局Read View。Read Commited (RC)在每次语句执行的过程中，重新在row_search_for_mysql函数中创建当前的一份read_view。Read View用于判断一条记录的可见性。Read View定义在read0read.h文件中。
具体的算法如下:

设该行的当前事务id为trx_id，read view中最早的事务id为up_trx_id, 最迟的事务id为low_trx_id。
如果trx_id< up_trx_id的话，那么表明该行记录所在的事务已经在本次新事务创建之前就提交了，所以该行记录的当前值是可见的。跳到步骤6。
如果trx_id>low_trx_id的话，那么表明该行记录所在的事务在本次新事务创建之后才开启，所以该行记录的当前值不可见，跳到步骤5。否则该行记录的当前值是可见的，跳到步骤6。
如果up_trx_id<=trx_id<=low_trx_id, 那么表明该行记录所在事务在本次新事务创建的时候处于活动状态，从up_trx_id到low_trx_id进行遍历，如果trx_id等于他们之中的某个事务id的话，那么不可见。跳到步骤5。
从该行记录的DB_ROLL_PTR指针所指向的回滚段中取出最新的undo-log的版本号，将它赋值该trx_id，然后跳到步骤2。
将该可见行的值返回。

五、事务隔离级别

    REPEATABLE READ（默认隔离级别）
    select：开始一个RR读之前，会创建一个全局Read View。会出现幻读

CREATE TABLE t (a INT NOT NULL, b INT) ENGINE = InnoDB;
INSERT INTO t VALUES (1,2),(2,3),(3,2),(4,3),(5,2);
UPDATE t SET b = 5 WHERE b = 3;

b字段是索引：只会锁住b＝3的记录
b字段不是索引：会锁住全表记录

x-lock(1,2); retain x-lock
x-lock(2,3); update(2,3) to (2,5); retain x-lock
x-lock(3,2); retain x-lock
x-lock(4,3); update(4,3) to (4,5); retain x-lock
x-lock(5,2); retain x-lock

READ COMMITTED
select：每次语句执行的过程中，重新在row_search_for_mysql函数中创建当前的一份read_view。不可重复读
b字段是索引：只会锁住b＝3的记录
b字段不是索引：会先锁住全表记录，然后释放b!＝3的记录的锁

x-lock(1,2); unlock(1,2)
x-lock(2,3); update(2,3) to (2,5); retain x-lock
x-lock(3,2); unlock(3,2)
x-lock(4,3); update(4,3) to (4,5); retain x-lock
x-lock(5,2); unlock(5,2)

    READ UNCOMMITTED
    select：返回最新记录。脏读

    SERIALIZABLE
    select：InnoDB隐式地将所有普通SELECT语句转换为SELECT ... LOCK IN SHARE MODE。并且通过间隙锁（next-key locking）策略防止幻读的出现。