MVCC 中的可见性判断规则

总结

本文深入解析 MVCC 中的可见性判断规则，并结合示例进行说明。

简介

在支持 MVCC(多版本并发控制) 的数据库系统中（如 MySQL 的 InnoDB 引擎），每行数据可能有多个版本，每个版本都记录了修改它的事务 ID（DB_TRX_ID）。为了实现事务隔离性，数据库会为每个一致性读操作创建一个 Read View（即：一致性读视图）。

可见性判断规则是 MVCC 的核心逻辑之一，事务根据当前的 Read View，判断某个数据版本是否对自己可见。这不仅决定了事务能否读取到该数据，还影响 事务隔离级别 行为（如可重复读和读已提交）。

MVCC 可见性判断的规则

前置知识

MySQL InnoDB 引擎中每一行数据都隐藏了两个字段：

• DB_TRX_ID：创建或最后一次修改该行数据的事务 ID。
• DB_ROLL_PTR：回滚指针，指向该行的上一个版本在 Undo Log 中的位置。

Read View 主要包含以下关键字段：

• m_ids：当前活跃事务的 ID 列表（即尚未提交的事务）。
• min_trx_id：当前活跃事务中最小的事务 ID。
• max_trx_id：下一个将要分配的事务 ID（即当前已分配的最大事务 ID + 1）。
• creator_trx_id：创建视图的事务 ID。

Read View 创建时机：

• READ COMMITTED（RC）：每次快照读生成新的一致性视图。
• REPEATABLE READ（RR）：整个事务期间使用同一个一致性视图。

可见性判断规则（RC、RR 隔离级别）

当事务 A（如：TRX_ID = 101）读取某一行数据时，它会获取该行当前版本的 DB_TRX_ID，并根据当前的 Read View 中的信息进行可见性判断。

1. 当前事务自己修改的数据，始终可见

• 条件：DB_TRX_ID 等于当前事务 ID
• 结论：✅ 可见
• 说明：即使事务尚未提交，也能看到自己修改的数据。
• 示例：事务 A 修改某行数据但未提交 → 再次读取时能看到自己的修改（无论 RC 还是 RR）

2. 在 Read View 创建之前已提交的事务修改的数据，可见

• 条件：DB_TRX_ID 小于 min_trx_id
• 结论：✅ 可见
• 说明：这些事务在 Read View 创建时已经提交。
• 示例：
  • 在 RC 中，每次读取都生成新的 Read View，因此这个“已提交事务”是相对于当前这次读操作的 Read View 而言的。
  • 在 RR 中，这个“已提交事务”是相对于事务第一次读操作的 Read View 而言的。

3. Read View 创建之后才开始的事务修改的数据，当前 Read View 不可见

• 条件：DB_TRX_ID 大于等于 max_trx_id
• 结论：当前 Read View 不可见
• 说明：这些事务是在 Read View 创建之后才开始的，不属于当前一致性视图。
• 示例：
  • 事务 A（RC）第一次读时事务 105 未提交 → 不可见。事务 105 提交后，事务 A 第二次读 → 生成新的 Read View，可以看到事务 105 的修改。
  • 事务 A（RR）第一次读时事务 105 未提交 → 不可见。事务 105 提交后，事务 A 第二次读 → 仍不可见（Read View 未变）。

4. 介于 min_trx_id 和 max_trx_id 之间的事务修改的数据

• 条件：min_trx_id ≤ DB_TRX_ID < max_trx_id
• 判断方式：检查 DB_TRX_ID 是否在活跃事务列表 m_ids 中
  • 在列表中 → 事务尚未提交，数据不可见
  • 不在列表中 → 事务已提交，数据可见
• 示例：
  • 事务 A（RC）第一次读时，事务 102 正在运行（活跃）→ 不可见。
  • 事务 102 提交后，事务 A 第二次读 → 活跃事务列表中不含 102 → 可见。

5. 如果当前版本不可见，则追溯更早的版本

• 操作：沿着版本链（通过 DB_ROLL_PTR）向前查找，重复以上判断
• 目的：找到一个对当前事务可见的数据版本
• 结束条件：找到可见版本，或到达版本链的末尾（到达末尾未能找到就返回空）

示例：版本链回溯与可见性判断详细过程

以 RR 隔离级别示例，假设当前事务 A 的事务 ID 是 TRX_ID = 101，它执行了一个一致性读操作，此时 Read View 中的信息如下：

• m_ids = [100, 102]
• min_trx_id = 100
• max_trx_id = 103
• creator_trx_id=101。

假设此时 Undo Log 有以下几个版本的数据：

事务 A 会从当前版本（最新版本：版本 5）开始，沿着版本链逐级回溯，直到找到一个对自己可见的版本或到达链表末尾。。

第一步：判断版本 5（DB_TRX_ID = 103）

• 103 ≥ max_trx_id（103） → 条件成立
• 结论：❌ 不可见
• 操作：通过 DB_ROLL_PTR 指针，回溯到前一个版本（版本 4）

第二步：判断版本 4（DB_TRX_ID = 102）

• 100 ≤ 102 < 103 → 在 min 和 max 之间
• 查看是否在活跃事务列表 m_ids = [100, 102] 中 → 存在
• 结论：❌ 不可见
• 操作：继续回溯到前一个版本（版本 3）

第三步：判断版本 3（DB_TRX_ID = 101）

• DB_TRX_ID = 当前事务 ID（101）
• 结论：✅ 可见
• 操作：找到可见版本，读取该行数据，回溯结束

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