MySQL MVCC 与快照隔离深入

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本文系统拆解 InnoDB MVCC 的实现细节：undo log、隐式列、Read View、可见性判断与二级索引回表的一致性，并给出可复现实验、源码走读与排错清单。

1. MVCC 结构

  • 隐式列：trx_id（最近一次修改事务ID）、roll_pointer（回滚指针）。
  • undo log：维护历史版本链；读已提交/可重复读通过 Read View 选择可见版本。

2. Read View 生成与可见性

  • 关键字段：creator_trx_id、活跃集合 m_ids、low_limit_id、up_limit_id。
  • 判断规则：trx_id < low_limit_id 可见；trx_id >= up_limit_id 不可见；在集合内不可见。
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
START TRANSACTION;
SELECT * FROM t WHERE id = 1; -- 固定 Read View

3. 二级索引一致性

  • 二级索引条目不含行可见性信息，需回表到聚簇索引判断；
  • 覆盖索引可避免回表，但仍受 MVCC 可见性约束。

4. 可复现实验：幻读与间隙锁

准备数据：

CREATE TABLE t(
  id INT PRIMARY KEY,
  k  INT,
  KEY idx_k(k)
) ENGINE=InnoDB;
INSERT INTO t VALUES (1,10),(2,20),(3,30);

事务 A（会话1）：

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
START TRANSACTION;
SELECT * FROM t WHERE k BETWEEN 10 AND 30 FOR UPDATE; -- Next-Key Lock

事务 B（会话2）：

INSERT INTO t VALUES(4,25); -- 阻塞：被间隙锁拦截，避免幻读

切换 RC：

SET GLOBAL transaction_isolation='READ-COMMITTED';
-- 重新测试，观察 gap 锁减少与并发插入的行为变化

5. 实验：RR 下版本可见性

-- 会话1
START TRANSACTION; SELECT * FROM t WHERE id=1; -- 读到 v1
-- 会话2
UPDATE t SET k=k+1 WHERE id=1; COMMIT;          -- v2
-- 会话1
SELECT * FROM t WHERE id=1; -- 仍读到 v1（同一 Read View）
COMMIT;

6. 源码走读要点（8.0）

  • read0read.cc：一致性读实现，基于 Read View 的可见性检查；
  • trx0trx.cc：事务生命周期与 ReadView 构建；
  • lock0lock.cc：Next-Key Lock 组合与冲突检测。

关注点：m_ids 计算的边界、长事务导致的 purge 延迟对可见性的影响。

7. 典型排错清单

  • 长事务导致 history list length 过大，undo 堆积：
    • 排查 information_schema.innodb_trx，定位阻塞的只读/未提交事务；
  • 幻读与行锁升级：
    • 检查是否遗漏索引导致范围扩大、或 RC 下并发写放大；
  • 覆盖索引未生效：
    • EXPLAIN ANALYZE 对比 using index；确认选择列是否完全被索引覆盖。

8. 最佳实践

  • 将批量只读分析放到只读副本，避免长事务阻塞主库 purge；
  • 范围更新尽量精确，必要时逻辑分片降低锁冲突；
  • 定期巡检长事务、undo 使用、innodb_purge_threads 与 IO 限流。

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