MySQL事务的实现原理

参考链接:
//www.greatytc.com/p/f3de03854a68(推荐)
https://blog.51cto.com/14230003/2466408
https://blog.csdn.net/star1210644725/article/details/96829608
https://blog.csdn.net/fl63zv9zou86950w/article/details/105524982
(持久性实现详解)
https://www.cnblogs.com/awan-note/p/12584757.html
(跟面试官聊实现)
https://www.cnblogs.com/leedaily/p/8378779.html
(推荐,InnoDB锁和隔离性实现写的很好)

考虑面试时候要谈些有深度的问题,于是总结了一下事务的实现。

1、原子性的实现

InnoDB 引擎使用 undo log(归滚日志)来保证原子性操作,你对数据库的每一条数据的改动(INSERT、DELETE、UPDATE)都会被记录到 undo log 中,比如以下这些操作:

你插入一条记录时,至少要把这条记录的主键值记下来,之后回滚的时候只需要把这个主键值对应的记录删掉就好了。
你删除了一条记录,至少要把这条记录中的内容都记下来,这样之后回滚时再把由这些内容组成的记录插入到表中就好了。
你修改了一条记录,至少要把修改这条记录前的旧值都记录下来,这样之后回滚时再把这条记录更新为旧值就好了。
当事务执行失败或者调用了 rollback 方法时,就会触发回滚事件,利用 undo log 中记录将数据回滚到修改之前的样子

2、隔离性实现

对于使用READ UNCOMMITTED隔离级别的事务来说,直接读取记录的最新版本就好了,对于使用SERIALIZABLE隔离级别的事务来说,使用加锁的方式来访问记录。对于使用READ COMMITTED和REPEATABLE READ隔离级别的事务来说,就需要用到MVCC的版本链了。
也就是说利用锁和 MVCC 机制来实现了隔离性。这里简单的介绍一下 MVCC 机制,也叫多版本并发控制,在使用 READ COMMITTD、REPEATABLE READ 这两种隔离级别的事务下,每条记录在更新的时候都会同时记录一条回滚操作,就会形成一个版本链,在执行普通的 SELECT 操作时访问记录的版本链的过程,这样子可以使不同事务的读-写、写-读操作并发执行,从而提升系统性能。
重点区别在于
READ COMMITTED --- 每次读取数据前都生成一个ReadView
REPEATABLE READ ---在第一次读取数据时生成一个ReadView
推荐博文:
https://www.cnblogs.com/leedaily/p/8378779.html

3、一致性的实现

分为两个层面来说。
从数据库层面,数据库通过原子性、隔离性、持久性来保证一致性。也就是说ACID四大特性之中,C(一致性)是目的,A(原子性)、I(隔离性)、D(持久性)是手段,是为了保证一致性,数据库提供的手段。数据库必须要实现AID三大特性,才有可能实现一致性。例如,原子性无法保证,显然一致性也无法保证。

但是,如果你在事务里故意写出违反约束的代码,一致性还是无法保证的。例如,你在转账的例子中,你的代码里故意不给B账户加钱,那一致性还是无法保证。因此,还必须从应用层角度考虑。

从应用层面,通过代码判断数据库数据是否有效,然后决定回滚还是提交数据!

4、持久性的实现

要保证持久性很简单,就是每次事务提交的时候,都将数据刷磁盘上,这样一定保证了安全性,但是要知道如果每次事务提交都将数据写入到磁盘的话,频繁的 IO 操作,成本太高,数据库的性能极低,所以这种方式不可取。

InnoDB 引擎引入了一个中间层来解决这个持久性的问题,我们把这个叫做 redo log(归档日志)。


redo log持久化过程

为什么要引入 redo log?redo log 可以保证持久化又可以保证数据库的性能,相比于直接刷盘,redo log 有以下两个优势:

redo log体积小,毕竟只记录了哪一页修改了啥,因此体积小,刷盘快。
redo log是一直往末尾进行追加,属于顺序IO。效率显然比随机IO来的快。
InnoDB 引擎是怎么做的?当有一条记录需要更新的时候,InnoDB 引擎就会先把记录写到 redo log 里面,并更新内存,这个时候更新就算完成了。当数据库宕机重启的时候,会将 redo log 中的内容恢复到数据库中,再根据 undo log和 binlog 内容决定回滚数据还是提交数据。

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