Mysql的事务的实现原理
目录
1.事务的概念和目的
2 事务实现涉及的技术
2.1 redo log 与 undo log介绍
2.1.1 redo log
2.1.2 undo log
2.2 mysql锁技术
2.3 多版本并发控制
3 总结
1.事务的概念和目的
概念：
事务就是一组原子性的SQL查询，或者说是独立的工作单元。
事务的ACID概念：原子性(Atomicity),一致性(Consistency),隔离型(Isolation)以及持久性(Durability)。
目的：
最终目的是保障数据的可靠性，一致性。
可靠性：数据库要保证当insert或update操作时抛异常或者数据库crash的时候需要保障数据的操作前后的一致，想要做到这点，需要知道修改之前和修改之后的状态，所以就有了undo log和redo log。
并发处理：当多个并发请求过来，并且其中有一个请求是对数据修改操作的时候会有影响，为了避免读到脏数据，所以需要对事务之间的读写进行隔离，具体使用哪个MySQL 的隔离级别，视业务场景而定。
Mysql 隔离级别有以下四种（级别由低到高）：
- READ UNCOMMITED (未提交读)
- READ COMMITED (提交读)
- REPEATABLE READ (可重复读)
- SERIALIZABLE (可重复读)
2 事务实现涉及的技术
实现事务功能的三个技术如下：
- 日志文件(redo log 和 undo log)
- mysql锁技术
- 多版本并发控制MVCC(MultiVersion Concurrency Control)
2.1 redo log 与 undo log介绍
2.1.1 redo log
redo log叫做日重做日志，用于记录数据被修改后的信息以保证事务的持久性。该日志文件由两部分组成：重做日志缓冲（redo log buffer）以及重做日志文件（redo log）,前者是在内存中，后者在磁盘中。当事务提交之后会把所有修改信息都会存到该日志中。
作用：mysql 为了提升性能不会把每次的修改都实时同步到磁盘，而是会先存到Buffer Pool(缓冲池)里，把这个当作缓存来用。然后使用后台线程去做缓冲池和磁盘之间的同步。当未及时进行同步时，机器断电或宕机，会导致丢失部分的已提交事务的修改信息。因此引入redo log来记录已成功提交事务的修改信息，并且会把redo log持久化到磁盘，系统重启之后在读取redo log恢复最新数据。
MySQL的数据存储机制，MySQL的表数据是存放在磁盘上的，因此想要存取的时候都要经历磁盘IO,然而即使是使用SSD磁盘IO也是非常消耗性能的。
为此，为了提升性能InnoDB提供了缓冲池(Buffer Pool)，Buffer Pool中包含了磁盘数据页的映射，可以当做缓存来使用：
读数据：会首先从缓冲池中读取，如果缓冲池中没有，则从磁盘读取在放入缓冲池；
写数据：会首先写入缓冲池，缓冲池中的数据会定期同步到磁盘中；
下面看下redo log是产生过程：
start transaction;
select balance from bank where name="zhangsan";
// 生成 重做日志 balance=600
update bank set balance = balance - 400;
// 生成 重做日志 amount=400
update finance set amount = amount + 400;
commit;
2.1.2 undo log
undo log 叫做回滚日志，用于记录数据被修改前的信息以保证未提交事务的原子性。undo log主要记录的是数据的逻辑变化，为了在发生错误时回滚之前的操作，需要将之前的操作都记录下来，然后在发生错误时才可以回滚。
作用：undo log 记录事务修改之前版本的数据信息，因此假如由于系统错误或者rollback操作而回滚的话可以根据undo log的信息来进行回滚到没被修改前的状态。
假设有两个表 bank和finance，表中原始数据如图所示，当进行插入，删除以及更新操作时生成的undo log如下面图所示：
从上图可以了解到数据的变更都伴随着回滚日志的产生：
- 产生了被修改前数据(zhangsan,1000) 的回滚日志
- 产生了被修改前数据(zhangsan,0) 的回滚日志
根据上面流程可以得出如下结论：
1.每条数据变更(insert/update/delete)操作都伴随一条undo log的生成,并且回滚日志必须先于数据持久化到磁盘上
2.所谓的回滚就是根据回滚日志做逆向操作，比如delete的逆向操作为insert，insert的逆向操作为delete，update的逆向为update等。
根据undo log 进行回滚：
为了做到同时成功或者失败，当系统发生错误或者执行rollback操作时需要根据undo log 进行回滚。
回滚操作就是要还原到原来的状态，undo log记录了数据被修改前的信息以及新增和被删除的数据信息，根据undo log生成回滚语句，比如：
- 如果在回滚日志里有新增数据记录，则生成删除该条的语句
- 如果在回滚日志里有删除数据记录，则生成生成该条的语句
- 如果在回滚日志里有修改数据记录，则生成修改到原先数据的语句
2.2 mysql锁技术
当有多个请求来读取表中的数据时可以不采取任何操作，但是多个请求里有读请求，又有修改请求时必须有一种措施来进行并发控制。不然很有可能会造成不一致。
为了解决上述问题，需要利用两种锁的组合来对读写请求进行控制，这两种锁被称为：
共享锁(shared lock),又叫做"读锁"：读锁是可以共享的，或者说多个读请求可以共享一把锁读数据，不会造成阻塞。
排他锁(exclusive lock),又叫做"写锁"：写锁会排斥其他所有获取锁的请求，一直阻塞，直到写入完成释放锁。
2.3 多版本并发控制
概念：InnoDB的 MVCC ，是通过在每行记录的后面保存两个隐藏的列来实现的。这两个列，一个保存了行的创建时间，一个保存了行的过期时间，当然存储的并不是实际的时间值，而是系统版本号。主要实现思想是通过数据多版本来做到读写分离。从而实现不加锁读进而做到读写并行。
MVCC在mysql中的实现依赖的是undo log与read view
- undo log :undo log 中记录某行数据的多个版本的数据。
- read view :用来判断当前版本数据的可见性。
3 总结
实现事务采取了哪些技术以及思想？
- 原子性：使用 undo log ，从而达到回滚；
- 持久性：使用 redo log，从而达到故障后恢复；
- 隔离性：使用锁以及MVCC,运用的优化思想有读写分离，读读并行，读写并行；
- 一致性：通过回滚，以及恢复，和在并发环境下的隔离做到一致性。
参考来源：https://zhuanlan.zhihu.com/p/166256162