关于事务的小小理解

什么是事务

事务是数据库区别于文件系统的重要特征之一。它是由若干条SQL语句组成的。在事务中的操作，要么都做，要么都不做，是一个不可分割的单元。事务必须同时满足：
原子性（Atomicity）：事务的所有操作，要么都做，要么都不做，不会结束在中间某个环节。
隔离性（Isolation）：多个事务同时访问数据库中同一数据时，所表现出来的相互关系。
持久性（Durability）：事务完成后，事务所做的修改进行持久化保存，不会丢失。
一致性（Consistency） ：事务开始之前和事务结束之后，数据库的完整性没有被破坏。

事务的实现

一个事务的实现过程

假如执行如下一条语句：

begin;--开启事务
update test set name='exp1997' where id=1;
rollback;--回滚
commit;--提交

在理解事务执行过程之前，首先要知道与其相关的几个文件（这里的每一个都足以写长篇）：

1.重做日志。重做日志是用来实现事务的持久性的。主要是记录每个数据页数据变化的日志，在必要时对数据页进行重做。它由两部分组成：一是内存中的重做日志缓存（redo log buffer），二是重做日志文件（redo log file），默认在数据目录下有两个名为ib_logfile0 和ib_logfile1的重做日志文件。重做日志文件循环写入方式运行，InnoDB存储引擎先写ib_logfile0，当写到最后时，会切换到ib_logfile1，再当ib_logfile1写满时，会再切换回ib_logfile0中。
2.ibd文件。每创建一个表，都有一个“表名.ibd”的文件，这个文件主要存放该表的数据和索引。
3.缓存池（buffer pool）。就是一块内存区域，在数据库中读取页，首先将从磁盘读到的页放在缓存池中，对数据库页的修改操作，则首先修改缓存池中的页。
4.LSN ：就是日志序列号，这个序列号单调递增的，比如原本的序列号是1000，有一个事务写入了20个字节，那么 LSN就变成了1020。LSN不仅在重做日志中有，在每个数据页的头部，也记录了该页的LSN。数据页中的LSN表示最后刷新数据页时LSN的大小。
5.undo。 undo日志在ibdata1文件中存储，存储了事务工作过程中的回滚信息，在回滚时，实际上做的是与先前相 反的工作。对于insert，存储引擎会完成一个delete，对于每个delete，存储引擎会执行一个insert，对于update，存储引擎会完成一个相反的update，将修改前的数据放回去。

那么上述代码的实现过程究竟是什么样的？

1. 首先，由io将test.ibd文件中的id=1所在的页（16K）调入buffer pool，然后对buffer pool中的信息进行修改，并将变化的信息记录到redo log buffer中。缺省情况，commit会立即将redo log buffer写入磁盘重做日志文件ib_logfiles中，日志落盘成功commit返回。buffer pool中的脏页由page cleaner thread每隔一段时间刷新回磁盘。 而当数据库宕机重启的时候，会将redo log中的内容加载到redo log buffer,由于redo log的LSN比磁盘的LSN新，两者数据不一致MySql是无法启动的。此时用redo log buffer的数据重做一下buffer pool中的数据，然后写回磁盘数据页，才能启动数据库恢复到数据库中，再根据undo log和binlog内容决定回滚数据还是提交数据。上述过程实际解释了持久性和一致性的问题。
2. rollback。回滚是根据undo日志回滚，回到之前的某一个状态（savepoint的点）。
   undo在生成过程中会记录redo信息，当发生异常时（如宕机），如果redo中的信息没有提交，此时，先用redo日志恢复，然后再根据undo信息回滚。redo和undo保证了原子性。

事务的隔离

MySQL从概念上可以分为四层，顶层是接入层，不同语言的客户端通过mysql的协议与mysql服务器进行连接通信，接入层进行权限验证、连接池管理、线程管理等。下面是mysql服务层，包括sql解析器、sql优化器、数据缓冲、缓存等。再下面是mysql中的存储引擎层，mysql中存储引擎是基于表的。最后是系统文件层，保存数据、索引、日志等。
上述引用自：https://www.jianshu.com/p/f692d4f8a53e

事务的隔离级别

MySql中使用MVCC提高了事物的并发处理能力，但同时也带老生常谈的脏读、不可重复读和幻读的问题。
为了解决这些问题，数据库设置了四种隔离级别：

InnoDB存储引擎默认隔离级别REPEATABLE READ，通过MVCC解决了幻读的问题。

MVCC

MVCC是通过在每行记录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，一个保存行的过期时间（或删除时间）。当然存储的并不是实际的时间值，而是系统版本号（system version number)。每开始一个新的事务，系统版本号都会自动递增。事务开始时刻的系统版本号会作为事务的版本号，用来和查询到的每行记录的版本号进行比较。
mvcc实际是通过时间戳实现的。