事务的四大特性是如何保证的

我们知道事务有四大特性，原子性、一致性、隔离性与持久性。那么MySQL中的事务是如何保证这些特性的呢？

MySQL的存储引擎InnoDB使用重做日志保证一致性与持久性，回滚日志保证原子性，使用各种锁来保证隔离性。

重做日志（redo log）
防止在发生故障的时间点，尚有脏页未写入磁盘，在重启MySQL服务的时候，根据重做日志进行重做，从而达到事务的持久性这一特性。
重做日志由两部分组成，一是内存中的重做日志缓存，其是易失的；二是重做日志文件，其是持久的。重做日志是物理日志，记录的是对于每个页的修改。事务开始后Innodb存储引擎先将重做日志写入缓存（innodb_log_buffer）中。然后会通过以下三种方式将innodb日志缓冲区的日志刷新到磁盘。

1、Master Thread每秒一次执行刷新Innodb_log_buffer到重做日志文件。
2、每个事务提交时会将重做日志刷新到重做日志文件。
3、当重做日志缓存可用空间少于一半时，重做日志缓存被刷新到重做日志文件

当事务提交时，必须先将该事务的所有日志写入到重做日志文件进行持久化。为了确保每次日志都写入重做日志文件，在每次将日志缓冲写入重做日志文件后，InnoDB存储引擎都需要调用一次fsync操作。但这也不是绝对的。用户可以通过修改innodb_flush_log_at_trx_commoit参数来控制重做日志刷新到磁盘的策略。参数默认值为1，表示事务提交时必须调用一次fsync操作。0表示事务提交时，重做日志缓存并不立即写入重做日志文件，而是随着Master Thread的间隔进行fsync操作。2表示事务提交时将重做日志写入重做日志文件，但仅写入文件系统的缓存中，不进行fsync操作。
在InnoDB存储引擎中。重做日志都是以512字节进行存储的，称之为重做日志块，与磁盘扇区大小一致，这意味着重做日志的写入可以保证原子性，不需要doublewrite技术。

回滚日志（undo log）
事务发生异常需要回滚，这时就需要回滚日志。回滚日志不同于重做日志，它是逻辑日志，对数据库的修改都逻辑的取消了。当事务回滚时，它实际上做的是与先前相反的工作。对于每个INSERT，InnoDB存储引擎都会完成一个DELETE；对于每个UPDATE，InnoDB存储引擎都会执行一个相反的UPDATE。

事务开始会依照当前版本生成回滚日志，事务也可以使用回滚日志实现多版本并发控制来保证事务的隔离性。事务提交后并不会马上删除回滚日志，因为可能还有其它事务需要通过回滚日志来得到版本信息。所以事务提交时将回滚日志放入链表中，是否可以删除由purge线程判断。

回到刚刚讲的重做日志，未提交的事务和回滚了的事务也会产生重做日志。InnoDB存储引擎会重做所有事务包括未提交的事务和回滚了的事务，然后通过回滚日志回滚那些未提交的事务。使用这种策略需要回滚日志在重做日志之前写入磁盘，使得持久化变得复杂起来。为了降低复杂度，InnoDB存储引擎将回滚日志作数据，记录回滚日志的操作也会记录到重做日志中。这样回滚日志就可以像数据一样缓存起来，而不用在重写日志之前写入磁盘了。

Undo + Redo事务的简化过程
假设有A、B两个数据，值分别为1，2。

事务开始
记录A=1到undo log
修改A=3
记录A=3到redo log
记录B=2到undo log
修改B=4
记录B=4到redo log
将redo log写入磁盘
事务提交
二进制日志（binlog）
在MySQL数据库中还有一种二进制日志，其用来基于时间点的还原及主从复制。从表面上来看其和重做日志非常相似，都是记录了对于数据库操作的日志。但是，从本质上来看有着非常大的不同。
首先重做日志是在InnoDB存储引擎层产生的，而二进制日志是在MySQL数据库的上层产生的。其次，两种日志记录的内容形式不同。二进制日志是一种逻辑日志，其记录的是对应的SQL语句。而重做日志是物理日志，记录的是每个页的修改。此外，两种日志记录写入磁盘的时间点不同，二进制日志只在事务提交完成后进行一次写入，重做日志在事务进行时不断地写入。