面试题：MySQL MVCC中版本链与一致性读的关系

Question

在MySQL MVCC环境下，详细说明版本链是如何形成的，以及它在一致性读（Consistent Read）操作中扮演什么角色，一致性读是怎样利用版本链获取到符合事务一致性要求的数据版本的？

Answer 1

版本链的形成

1. 数据行结构：在MySQL InnoDB存储引擎中，每行数据除了实际存储的数据外，还包含隐藏列。其中有两个关键的隐藏列，分别是trx_id和roll_pointer。
   • trx_id：每次对某条聚簇索引记录进行修改时，都会把修改该记录的事务ID赋值给trx_id隐藏列。
   • roll_pointer：指向这条记录的上一个版本（即undo日志）。通过roll_pointer，可以将同一数据行的不同版本连接起来，形成版本链。
2. undo日志：当对数据进行修改时，InnoDB会先将旧版本的数据写入undo日志。例如，若要更新一行数据，会先把更新前的旧数据写入undo日志，然后再进行实际的更新操作。roll_pointer就指向这个undo日志中的旧版本数据，而这个旧版本数据也有自己的trx_id和roll_pointer，从而形成一个链表结构，这就是版本链。

版本链在一致性读操作中的角色

1. 提供多版本数据：一致性读操作（通常指普通的SELECT语句，不使用FOR UPDATE等锁定语句）不会获取锁，而是通过版本链来获取符合事务一致性要求的数据版本。版本链为一致性读提供了在不同时间点的数据版本，使得事务可以看到一个一致性的视图，就好像整个数据库在某个时间点是冻结的一样。
2. 保证事务隔离性：通过版本链，InnoDB可以在不同的事务隔离级别下，为每个事务构建一个符合该隔离级别的数据视图。例如在可重复读（RR）隔离级别下，事务在启动时会记录当前系统中活跃的事务ID列表，之后在一致性读时，通过版本链上的trx_id与该列表进行比较，来决定使用哪个版本的数据，从而保证事务在整个执行过程中看到的数据是一致的，满足隔离性要求。

一致性读利用版本链获取符合事务一致性要求的数据版本的过程

1. 确定事务视图：
   • 在可重复读隔离级别下，事务启动时会创建一个事务视图。这个视图包含当前系统中活跃的事务ID列表（这些事务的trx_id大于当前事务的trx_id）。
   • 在读已提交（RC）隔离级别下，每次执行一致性读时都会创建一个新的事务视图，同样包含当前活跃的事务ID列表。
2. 遍历版本链：
   • 当执行一致性读时，从数据行的当前版本开始。
   • 检查当前版本的trx_id：
     • 如果当前版本的trx_id在事务视图的活跃事务ID列表之外（即trx_id小于当前事务视图中的最小活跃trx_id），说明该版本是在当前事务启动之前就已经提交的事务所修改的，这个版本对当前事务可见，可以使用该版本的数据。
     • 如果当前版本的trx_id在事务视图的活跃事务ID列表之中，说明该版本是由当前事务启动后还未提交的事务所修改的，这个版本对当前事务不可见，需要顺着roll_pointer找到上一个版本，继续检查上一个版本的trx_id，重复上述判断过程，直到找到一个对当前事务可见的版本，或者遍历完整个版本链都没有找到合适的版本（此时说明该数据在当前事务启动前不存在）。