【Mysql-InnoDB系列】一 InnoDB的ACID模型

InnoDB的ACID

ACID模型是一些列数据库设计原则的集合，旨在提升可靠性，这对商业数据和关键应用是至关重要的。MySQL包含诸多组件，例如严格遵循ACID模型的InnoDB存储引擎，以保障数据不会因为软件崩溃和硬件故障，而导致数据损坏和结果失真。当依赖ACID一致性特性时，你不需要自己再造轮子来进行校验和故障恢复机制。如果你有额外的软件保护措施，超可靠的硬件，或者应用可容忍小部分的数据丢失或不一致，你可以调整MySQL配置，通过牺牲一些ACID的可靠性来获得更高的性能或吞吐量。

InnoDB的多版本（MVCC）

InnoDB是多版本支持的存储引擎：它为发生变化的行保存了旧版本信息，来支持并发和回滚的事务特性。信息存储在表空间，一个称为回滚段-roolback segment（在Oracle使用类似的数据结构之后）的数据结构。InnoDB使用回滚段中的信息来执行一个事务回滚之后的undo操作。这个信息也同样被用来在一致读场景下建立行数据的早期版本。

InnoDB为在数据库中存储的每行数据增加了3个字段。

1、一个6比特的DB_TRX_ID字段，代表上一个事务的插入/更新行操作的事务标识符。删除在内部被视为更新，行中的特殊位被设置为将其标记为已删除。

2、一个7比特的DB_ROLL_PTR字段，称为回滚指针。回滚指针指向写入回滚段的一条undo日志记录。如果行被更新，那么包含这个信息的undo日志记录，在更新前必须重新生成行记录。

3、一个6比特的DB_ROW_ID字段，插入新行时单调增加的行ID。如果InnoDB自动生成聚集索引，则索引包含行ID值。否则，该列不会出现在任何索引中。

回滚段中的undo日志分为插入undo日志和更新undo日志。插入undo日志只在事务回滚时需要，并能够在事务提交时尽快丢弃。而更新undo日志在一致读中也会使用，只有在不存在InnoDB为其分配了快照的事务之后，才能丢弃这些快照。在一致读取中，该快照可能需要更新撤消日志中的信息来构建数据库行的早期版本。

定期提交事务，包括那些只发出一致读取的事务。否则，InnoDB无法从update undo日志中丢弃数据，并且回滚段可能会变的过大，占满你的表空间。

回滚段中undo log记录的物理大小，通常小于相应的插入行或更新行。你可以使用这个信息来计算回滚段所需的空间。

在InnoDB的多版本模式中，当你通过sql语句删除一个记录行时，它并不会马上从数据库中被物理删除。InnoDB只有在丢弃 为删除写入的update undo日志记录时，才会物理删除相关的行和索引记录。这个删除操作称之为purge（清理），并且这个操作执行很快，通常是与执行删除的sql语句相同数量级的耗时。

如果以大约相同的速率小批量地插入和删除表中的行，清理线程可能会开始落后，表也会由于所有”死“行记录的堆积变的越来越大，使得任何事情都受磁盘限制并且非常缓慢。在这种情况下，可以通过调整innodb_max_purge_lag系统变量来限制新行操作，并分配更多资源给清理线程。

多版本和二级索引

InnoDB多版本控制（MVCC）在处理二级索引和聚簇索引时有所不同。聚簇索引中的记录是就地更新，它们的隐藏系统字段指向undo log，从中可以重建记录的早期版本。与聚簇索引记录不同，二级索引记录并不包含隐藏系统字段，并且它们也不会就地更新。

当一个二级索引列被更新时，旧的二级索引记录会被标记删除，新的记录被插入，并且已经标记删除的记录最终会被清理。当一个二级索引记录被标记删除，或者二级索引页被一个新的事务更新时，InnoDB会在聚簇索引中查找数据库记录。在聚簇索引中，记录的DB_TRX_ID会被检查，如果记录在读事务开始之后被修改，那么记录的正确版本会从undo log中找回。

如果二级索引记录被标记删除，或二级索引页被更新的事务更改，那么不会使用覆盖索引技术。InnoDB会从聚簇索引中查找记录，而不是从索引结构中返回值。

然而，如果开启了索引条件下推（ICP）优化项，并且部分WHERE条件评估后可以只使用索引覆盖的字段，MySQL服务器仍然将WHERE条件的这一部分向下推送到存储引擎，在那里使用索引对其进行评估。如果没有找到匹配记录，就会避免聚簇索引查找。如果找到了匹配记录，哪怕是在标记为删除的记录中，InnoDB也会在聚簇索引中查找记录。