这里介绍InnoDB存储引擎中如何通过MVCC 多版本并发控制实现不同隔离级别下的查询

基本原理

版本链

在InnoDB存储引擎下，对于聚簇索引中的记录而言，其会含有两个必要的隐藏列：trx_id、roll_pointer。一方面，当事务对聚簇索引中的记录进行改动时，即会把该事务ID赋值给trx_id列；另一方面，每次对聚簇索引进行改动后，其会将该记录旧版本写入到undo日志当中。故roll_pointer列本质上就是一个指针，用于找到该聚簇索引改动前的版本。这样每次对记录进行改动即会形成一条相应的undo日志记录，同样地，在每条undo日志记录也会包含生成该版本时对应的事务ID信息。同时对于每个undo日志记录也有一个roll_pointer属性。使得undo日志记录之间可以形成一个链表，如下所示。可以看到，对于一条记录的多个历史版本形成了一个版本链

ReadView

前面已经看到通过版本链可以记录下各事务对记录的修改结果。而为了实现在不同隔离级别条件下，能够在版本链中找到合适的版本以对当前事务可见。InnoDB引入了ReadView的概念，其包含以下重要信息

m_ids：在生成ReadView时，当前数据库中活跃的读写事务的事务ID列表
min_trx_id：在生成ReadView时，当前活跃的读写事务中最小的事务ID，也就是m_ids中的最小值
max_trx_id：在生成ReadView时，系统中下一次给其他事务分配所使用的ID。这里对事务ID进行补充说明，一方面，事务ID的分配保证全局递增；另一方面，只有在对记录进行修改时（执行INSERT、DELETE、UPDATE语句）才会为该事务分配事务ID。否则对于一个只读事务而言，其事务ID使用默认值0
creator_trx_id：生成该ReadView的事务所对应的事务ID

至此，我们就可以利用当前事务所生成的ReadView来判断版本链中某个版本的记录，是否对当前事务可见。具体地规则如下：

如果被访问版本的trx_id属性值等于 ReadView中的creator_trx_id值。意味着当前事务在访问它自己修改过的记录，所以该版本可以被当前事务访问
如果被访问版本的trx_id属性值小于 ReadView中的min_trx_id值。表明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView前已经提交，所以该版本可以被当前事务访问
如果被访问版本的trx_id属性值大于等于 ReadView中的max_trx_id值。表明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView后才开启，所以该版本不可以被当前事务访问
如果被访问版本的trx_id属性值在ReadView的min_trx_id和max_trx_id之间。即 min_trx_id ≤ 被访问版本的trx_id属性值 < max_trx_id。则我们需要进一步判断被访问版本的trx_id属性值是不是在 m_ids列表中。如果是，则说明创建ReadView时，生成该版本的事务还是活跃的，则该版本不可以被访问；反之，则说明创建ReadView时，生成该版本的事务已经被提交，故该版本可以被访问

在查询记录时，通过版本链确定版本的可见性。如果该版本可见则表示版本确定完毕，返回该版本的数据作为查询结果；反之，如果某个版本的数据对当前事务不可见的话，则根据版本链找到下一个版本的数据，重复使用上述的规则进行判断，依此类推。如果版本链中最后一个版本也不可见的话，则说明该条数据记录对该当前事务完全不可见，即查询结果不包含该记录

隔离级别

Read Uncommitted 未提交读

对于隔离级别为 Read Uncommitted 未提交读的事务而言。由于允许读到其他未提交事务修改过的记录。故直接读取记录的最新版本即可。无需使用MVCC机制

Read Committed 已提交读

对于隔离级别为 Read Committed 已提交读的事务而言，由于允许读到其他已提交事务修改过的记录。故在该事务当中，其每次执行select查询语句时都会重新创建一个新的ReadView用于进行版本的可见性判断

Repeatable Read 可重复读

对于隔离级别为 Repeatable Read 可重复读的事务而言，其要求该事务中无论进行多少次查询，对于某条记录而言，其数据内容均不能发生改变。故在该事务当中，其只会在第一次执行select查询语句时创建ReadView。后续该事务再次执行select查询语句时，将不会重新创建ReadView。而是会利用该事务第一次创建的ReadView进行版本可见性的判断

Serializable 串行化

对于隔离级别为 Serializable 串行化的事务而言。InnoDB规定其读取数据采用加锁的方式进行实现，而不使用MVCC机制

Note

事实上，对于trx_id、roll_pointer隐藏列而言，其真实的名称为DB_TRX_ID、DB_ROLL_PTR。本文只是为了行文方便换了个叫法
特别地，对于二级索引而言。虽然其没有trx_id隐藏列。但在二级索引页面的Page Header中有一个PAGE_MAX_TRX_ID属性，用于表示对该页面进行改动的最大事务ID。如果PAGE_MAX_TRX_ID属性值小于当前活跃的读写事务中最小的事务ID，则说明对该页面做修改的事务都已经提交了，即是可见的；反之，则需要进行回表，在聚簇索引中通过MVCC机制判断可见性

参考文献

MySQL是怎样运行的：从根儿上理解MySQL 小孩子4919著

xyZGHio

MySQL之InnoDB存储引擎：MVCC 多版本并发控制