MySQL-Innodb引擎事务原理

1.事务介绍

事务是一组操作的集合，它是一个不可分割的工作单位，事务会把所有的操作作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求，即这些操作要么同时成功，要么同时袋败

2 事务特性

• 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。
• 隔离性(lsolation): 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。

3. 事务的实现原理

原子性、一致性、持久性主要是通过 redo.log 日志和 undo.logo日志实现的
隔离性 根据锁和MVCC(多版本控制)实现

4 redo log 保证持久性

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 fle)，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存到该日志文件中，用于在刷新脏页到磁盘，发生错误时，进行数据恢复使用。

当事务提交时，首先从 ibd文件中io需要更改的数据到 内存中的buffer pool ，在buffer pool中进行数据修改，同时把数据页变化加载到redo log buffer中 ，然后redo log buffer 通过顺序io的方式，刷新到磁盘中的redo log fle文件（增加日志速度更快），即完成事务的提交 ，随后 buffer pool 将随机刷新，将更改后的数据刷新到ibd中，随后如果出现发生crash，则重新读取redo log fle 到buffer pool 完成持久化。

• idb 为mysql 存储数据的物理文件

• 当buffer pool中的dirty page 还没有刷新到磁盘的时候，发生crash，启动服务后，可通过redo log 找到需要重新刷新到磁盘文件的记录；

• buffer pool中的数据直接flush到disk file，是一个随机IO，效率较差，而把buffer pool中的数据记录到redo log，是一个顺序IO，可以提高事务提交的速度；

5 undo log 保证原子性

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)。undo log和redo log记录物理日志不一样，它是逻辑日志。可以认为当delete一条记录时，undolog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rolback时，就可以从undo og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 是rollback segment回滚段中，内部包含1024个undo loosegment.

6 MVCC 概念

MVCC 全称 Multi-Version (oncurrencyontrol，多版本并发控制。指维护个数据的多个版本，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。

• 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… lockin share mode(共享锁)，select … for update、 update、insert、delete(排他锁)都是一种当前读

• 快照读

简单的select(不加锁)就是快照读，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。
不同隔离级别下的快照读

• Read Committed:每次select，都生成一个快照读。
• 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。

6.1 隐藏字段

在数据库表中除了有 表的属性，还有三个隐藏字段

隐藏字段	含义
DB TRX ID	最近修改事务ID，记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID。
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。

6.2 版本链

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旧记录，链表尾部是最
早的旧记录。

undo log记录存储情况

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

• 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。
• update、delete的时候，产生的undolog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。

数据库表中隐藏字段 的DB ROLL PTR 列存储这上一个版数据 存 在undo log 中 。从而如同所示 undo log 中的数据形成一个版本链

6.3 ReadView

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

字段	含义
m_ids	当前活跃的事务ID集合
min_trx_id	最小活跃事务ID
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

6.3.1readview 版本控制规则

注意：当时事务id存储值 数据库表中 隐藏字段的 DB TRX ID 中

不同的隔离级别，生成Readview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。

7 隔离性 实现

##7.1 隔离性 -读已提交 原理

READ COMMITTED : 在事务中每一次执行快照读时生成ReadView,我们根据ReadView 和undo log ，确定查询的是那条记录
如图所示 事务5 第一次查询时 生成的readVive 根据版本控制规则 ，DB_ROLL_PIR 为DX0003的记录进行匹配 发现不满足版本控制规则，则对undo log 中的下一条记录进行匹配，发现也不满足，继续匹配下一规则，发现满足 第二个规则，查询时则会展示 这条记录。

7.2 隔离性- REPEATABLE READ 可重复读下

可重复读下 流程和RC 模式相同只是在第一次查询时生成快照读 剩下的全部复用第一次的快照读。

8 一致性