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面试题:MySQL InnoDB页面头部信息在并发控制中的作用是什么?

InnoDB通过多版本并发控制(MVCC)来实现高并发场景下的数据访问。页面头部信息在这个过程中扮演了怎样的角色?例如,页面头部的哪些信息有助于判断数据行的可见性,以及如何利用这些信息实现事务的隔离级别?
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数据库MySQL

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面试题答案

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页面头部信息在MVCC中的作用

  1. 判断数据行可见性相关信息
    • DB_TRX_ID:这是每行数据记录中的一个隐藏列,表示最后一次修改该行数据的事务ID。在MVCC机制下,当一个事务读取数据时,会将自身事务ID与该行的DB_TRX_ID进行比较。如果DB_TRX_ID小于当前事务ID,说明该行数据是在当前事务启动之前修改的,该行数据对当前事务可见(在可重复读隔离级别下,即使后续其他事务修改了该行,当前事务看到的还是旧版本数据,因为DB_TRX_ID不变)。如果DB_TRX_ID大于当前事务ID,说明该行数据是在当前事务启动之后修改的,该行数据对当前事务不可见,InnoDB会通过回滚段找到该行数据的旧版本,继续比较旧版本数据的DB_TRX_ID,以此来判断数据的可见性。
    • DB_ROLL_PTR:也是每行数据记录中的隐藏列,它指向一个回滚段(undo log)中的记录。回滚段记录了对该行数据的历史修改信息。当需要获取旧版本数据时,InnoDB会顺着DB_ROLL_PTR指针找到回滚段中的相应记录,从而构建出数据的旧版本,用于判断数据在不同事务中的可见性。
  2. 实现事务隔离级别
    • 读未提交(Read Uncommitted):在此隔离级别下,事务可以读取到其他事务未提交的数据。在MVCC机制中,因为不需要考虑事务提交状态对数据可见性的影响,所以在读取数据时,只要找到数据行就可以直接返回,不进行严格的版本可见性判断,即使DB_TRX_ID表明修改该行的事务还未提交。
    • 读已提交(Read Committed):事务只能读取到已经提交的数据。在MVCC中,每次读取数据时,除了比较DB_TRX_ID判断修改是否在当前事务启动之前外,还会检查修改该行数据的事务是否已经提交。只有当DB_TRX_ID小于当前事务ID且对应的事务已提交时,该行数据才对当前事务可见。如果事务未提交,即使DB_TRX_ID符合条件,也需要通过DB_ROLL_PTR获取旧版本数据继续判断。
    • 可重复读(Repeatable Read):在同一个事务内,多次读取相同的数据,结果是一致的。MVCC通过使用事务开始时的一致性视图来实现。在事务开始时,会记录当前系统中活跃的事务ID列表。在读取数据时,只允许看到事务开始前已经提交的数据修改(即DB_TRX_ID小于当前事务ID且事务已提交)。如果数据行的DB_TRX_ID大于当前事务ID或者对应的事务未提交,就通过DB_ROLL_PTR获取旧版本数据,旧版本数据只要满足在事务开始前已提交的条件就对当前事务可见,从而保证在事务内多次读取数据的一致性。
    • 可串行化(Serializable):通过对读取的数据加锁(共享锁)来实现事务的串行化执行,MVCC机制在此隔离级别下作用相对较小。但MVCC中的DB_TRX_ID和DB_ROLL_PTR等信息依然存在,用于构建数据的历史版本,不过由于加锁机制的存在,数据的可见性判断基本基于锁的持有情况,只有获取到锁才能访问数据,避免了并发读和写的冲突。