面试题：MySQL中一致性读与锁算法的关系

Question

在MySQL中，一致性读是如何利用锁算法来实现数据一致性的，请简要阐述其机制。

Answer 1

1. 一致性读概述
   • 一致性读（Consistent Read）是InnoDB存储引擎提供的一种读取数据的方式，它保证读取到的数据是数据库在某个时间点的一致性视图，而非当前最新的数据，主要用于事务隔离级别为可重复读（Repeatable Read）和读已提交（Read Committed）。
2. 实现机制
   • MVCC（多版本并发控制）基础：
     • InnoDB为每一行数据保存多个版本，每个版本的数据都有一个对应的事务ID（trx_id）。当事务插入或修改数据时，会生成新的版本，同时记录事务ID。
     • 例如，有一个表users，当事务T1插入一条用户记录('John', 25)时，这条记录会带有T1的事务ID。如果之后事务T2更新该记录为('John', 26)，则会生成一个新的版本，带有T2的事务ID。
   • Read View（读视图）：
     • 在一致性读中，当事务开始时，InnoDB会创建一个Read View。这个Read View包含了当前系统中活跃（未提交）的事务ID列表。
     • 例如，当事务T3开始一致性读操作时，系统中活跃的事务有T4和T5，那么Read View中就会记录T4和T5的事务ID。
   • 数据版本选择：
     • 当进行一致性读时，InnoDB根据Read View来选择合适的数据版本。对于某一行数据的多个版本，若版本的事务ID小于Read View中最小的活跃事务ID，说明该版本在Read View创建之前就已经提交，这个版本是可见的。
     • 若版本的事务ID大于Read View中最大的活跃事务ID，说明该版本是在Read View创建之后才生成的，这个版本不可见。
     • 如果版本的事务ID在Read View的活跃事务ID列表中，只有当该事务已经提交时，这个版本才可见。
     • 例如，对于上述users表的记录，事务T3的Read View中有事务T4和T5的事务ID。若有一个数据版本的事务ID小于T4和T5中的最小事务ID，T3可以读取这个版本的数据。
   • 锁的作用（一致性读锁，即S锁 - 共享锁）：
     • 在一致性读中，虽然不会对数据加排它锁（X锁）阻止其他事务修改数据，但会对读取的数据加共享锁（S锁）。
     • 这是为了防止在读取数据过程中，其他事务对数据进行修改并提交，从而保证在事务内多次读取同一数据时，看到的数据是一致的。
     • 例如，事务T3对users表中的某条记录加S锁后进行读取，其他事务如果要对该记录进行修改，需要先获取X锁，但由于T3持有S锁，根据锁的兼容性，其他事务无法获取X锁，直到T3释放S锁。

通过MVCC和Read View机制以及适当的锁操作（S锁），MySQL的InnoDB存储引擎实现了一致性读的数据一致性。