MySQL可重复读隔离级别的实现原理

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MySQL默认隔离级别

MySQL InnoDB存储引擎默认使用可重复读（REPEATABLE READ）隔离级别。该级别通过MVCC（多版本并发控制）和锁机制的配合来实现。

MVCC实现原理

1. 版本链

每行记录都存在一个版本链： 

1
2
3
┌────────────┐ ┌────────────┐ ┌────────────┐
│ 最新记录 │ ──> │ 历史记录1 │ ──> │ 历史记录2 │
└────────────┘ └────────────┘ └────────────┘

2. 重要字段

每条记录都包含以下系统字段：

  • DB_TRX_ID：创建/最后修改该记录的事务ID
  • DB_ROLL_PTR：回滚指针，指向上一个版本
  • DB_ROW_ID：行ID（可选）

3. 快照读实现

在事务开始时，会创建一个快照（Read View），包含：

  • creator_trx_id：创建该Read View的事务ID
  • m_ids：活跃的事务ID列表
  • min_trx_id：活跃事务中最小的事务ID
  • max_trx_id：下一个将被分配的事务ID

快照读判断规则：

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             是否可见？
                 │
         ┌───────┴───────┐
         ▼               ▼
trx_id < min_trx_id   trx_id >= max_trx_id
     (可见)               (不可见)
         │               │
         └───────┬───────┘
                 ▼
         trx_id ∈ m_ids？
         ┌────┴────┐
         ▼         ▼
        是        否
     (不可见)    (可见)

锁机制

1. 记录锁（Record Lock）

  • 锁定单个索引记录
  • 防止其他事务修改或删除

2. 间隙锁（Gap Lock）

  • 锁定索引记录之间的间隙
  • 防止其他事务在间隙插入记录

3. Next-Key Lock

  • 记录锁和间隙锁的组合
  • 可以防止幻读

可重复读的实现过程

  1. 事务开始：

    • 创建Read View
    • 记录当前活跃事务

  2. 读操作：

    • 快照读：通过MVCC实现
    • 当前读：使用锁机制

  3. 写操作：

    • 加Next-Key Lock
    • 创建新的版本记录

示例说明

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-- 事务1
START TRANSACTION;
SELECT * FROM users WHERE id = 1;  -- 创建Read View
-- 其他事务修改数据
SELECT * FROM users WHERE id = 1;  -- 使用相同Read View，看到相同结果
COMMIT;

-- 事务2
START TRANSACTION;
UPDATE users SET name = 'new_name' WHERE id = 1;  -- 加锁，创建新版本
COMMIT;

总结

MySQL通过以下机制实现可重复读：

  1. MVCC保证读操作的一致性：

    • 版本链保存历史记录
    • Read View确定可见性

  2. 锁机制保证写操作的隔离性：

    • 记录锁防止并发修改
    • 间隙锁防止幻读

这种实现既保证了数据的一致性，又提供了较好的并发性能。