MySQL事务原理

MySQL事务原理

事务的四个特性

我们首先回忆下事务的4个特性

• 原子性(Atomicity)：事务是不可分割的最小操作单元，要么全部成功，要么全部失败。
• 一致性(Consistency)：事务完成时，必须使所有的数据都保持一致状态，指数据逻辑的前后一致。
• 隔离性(Isolation)：数据库系统提供的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的独立环境下运行。
• 持久性(Durability)：事务一旦提交或回滚，它对数据库中的数据的改变就是永久的。

其中原子性、一致性、隔离性主要由redo log和undo log实现

而隔离性主要由锁和MVCC实现

redo log

重做日志，记录的是事务提交时数据页的物理修改，是用来实现事务的持久性。

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 file)，前者是在内存中，后者在磁盘中。

在事务中，当修改数据后，会将修改的信息存入到重做日志缓冲中；当事务提交之后会把所有修改信息都存到该日志文件中，当在刷新脏页到磁盘发生错误时，进行数据恢复使用。脏页指的是在缓冲区中被修改，但还未刷入到磁盘的数据。如果脏页成功刷新到磁盘中，那么redo log也就没什么用了，是需要定时清理的

重做日志文件有两份，是循环写的

undo log

回滚日志，用于记录数据被修改前的信息，作用包含两个：提供回滚和MVCC(多版本并发控制，后面详细介绍)。

undo log和redo log记录物理日志不一样，它是逻辑操作日志。可以认为当delete一条记录时，undo log中会记录一条对应的insert记录，反之亦然，当update一条记录时，它记录一条对应相反的update记录。当执行rollback时，就可以从undo log中的逻辑记录读取到相应的内容并进行回滚。

• undo log销毁：undo log在事务执行时产生，事务提交时，并不会立即删除undo log，因为这些日志可能还用于MVCC。
• undo log存储：undo log采用段的方式进行管理和记录，存放的rollback segment回滚段中，内部包含1024个undo log segment.

MVCC

全称Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制。指维护一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突，快照读为MySQL实现MVCC提供了一个非阻塞读功能。MVCC的具体实现，还需要依赖于数据库记录中的三个隐式字段、undo log日志、readView。

• 快照读：简单的select(不加锁)就是快照读，读取的是记录数据的可见版本，有可能是历史数据，不加锁，是非阻塞读。
• 当前读：读取的是记录的最新版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。对于我们日常的操作，如：select … lock in share mode(共享锁)，select … for update、update、insert、delete(排他锁)都是一种当前读。

当隔离级别不同时，读的情况也有所不同，具体如下

Read Committed：每次select，都生成一个快照读。因此有不可重复读问题
Repeatable Read：开启事务后第一个select语句才是快照读的地方。
Serializable：快照读会退化为当前读。

隐藏字段

InnoDB中，每行记录中会包含如下三个隐藏字段

• DB_TRX_ID：最近修改事务D,记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务D。
• DB_ROLL_PTR：回滚指针，指向这条记录的上一个版本，用于配合undo log，指向上一个版本。
• DB_ROW_ID：隐藏主键，如果表结构没有指定主键，将会生成该隐藏字段。如果有主键，则不会有该隐藏字段。

undo log

回滚日志，在insert、update、delete的时候产生的便于数据回滚的日志。

当insert的时候，产生的undo log日志只在回滚时需要，在事务提交后，可被立即删除。
而update、delete的时候，产生的undo log日志不仅在回滚时需要，在快照读时也需要，不会立即被删除。

undo log版本链指的是，不同事务或相同事务对同一条记录进行修改，会导致该记录的undolog生成一条记录版本链表，链表的头部是最新的记录，链表尾部是最早的旧记录。如下图

read view

ReadView(读视图)是快照读SQL执行时MVCC提取数据的依据，记录并维护系统当前活跃(未提交)的事务id。

ReadView中包含了四个核心字段：

• m_ids：当前活跃的事务id集合
• min_trx_id：最小活跃事务D
• max_trx_id：预分配事务ID，当前最大事务ID+1(因为事务ID是自增的)
• creator_trx_id：ReadView创建者的事务ID

不同的隔离级别，生成ReadViewl的时机不同：

• READ COMMITTED：在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。
• REPEATABLE READ：仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView，后续复用该ReadView。

从上图可以推测出，在RC隔离级别下，第一个ReadView可以读取到undo log为0x00002的数据，而第二个ReadView可以读取到undo log为0x00003的数据。而在RR隔离级别下，不存在第二个ReadView，事务5第二次查询时会直接复用第一个ReadView。