目錄

什么是事務？

事務的四大特性

事務的隔離級別

事務的原理

redo log

undo log

MVCC實現原理

概念

隱藏字段

undo log版本鏈

readview

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什么是事務？

? ? 事務是一組操作的集合，它是一個不可分割的工作單位，事務會把所有的操作作為一個整體一起向系統提交或撤銷操作請求，即這些操作要么同時成功，要不同時失敗。

? ??用一個形象的比喻：事務就像銀行轉賬操作，從A賬戶扣款和向B賬戶加款這兩個操作必須作為一個整體執行——要么都成功完成，要么都不執行。如果只執行了其中一個操作，就會導致數據不一致。

事務的四大特性

• 原子性：事務是不可分割的最小操作單元，要么同時成功，要么同時失敗。
• 一致性：事務完成時，必須使所有的數據保持一致狀態。
• 隔離性：數據庫系統提供的隔離機制，保證事務在不受外部并發操作影響的獨立環境下運行。
• 持久性：事務一旦提交或回滾，它對數據庫中的數據的改變就是永久的。

事務的隔離級別

• 讀未提交（Read Uncommitted）：事務可以讀取其他未提交事務的修改。會導致臟讀（Dirty Read）、不可重復讀和幻讀。

• 讀已提交（Read Committed）：事務只能讀取其他已提交事務的修改。解決了臟讀，但仍可能存在不可重復讀（Non-repeatable Read）?和幻讀。這是Oracle等數據庫的默認級別。

• 可重復讀（Repeatable Read）：確保在同一事務中多次讀取同一數據的結果是一致的。解決了臟讀和不可重復讀，但仍可能存在幻讀（Phantom Read）。這是MySQL InnoDB的默認級別。

• 串行化（Serializable）：最高隔離級別，強制事務串行執行，完全避免臟讀、不可重復讀和幻讀，但性能開銷最大。

事務的原理

redo log

? ? 重做日志，記錄的是事務提交時數據頁的物理修改，是用來實現事務的持久性。

? ? 該日志文件由兩部分組成：重做日志緩沖（redo log buffer）以及重做日志文件（redo log file），前者是在內存中，后者在磁盤中，當事務提交之后會把所有的修改信息都存到該日志文件中，用于在刷新臟頁到磁盤，發生錯誤時，進行數據恢復使用。

? ? 當對緩沖區的數據進行增刪改之后，首先會把增刪改的數據記錄在redo log buffer中，redo log buffer就會去記錄數據頁的物理變化。當事務提交的時候就會把redo log buffer中數據頁變化刷新到磁盤中。當進行臟頁刷新時出錯了，就能通過redo log進行恢復。

undo log

? ? 回滾日志，用于記錄數據被修改前的信息，作用包含：提供回滾、MVCC（多版本并發控制）。

? ? redo log是記錄物理日志，而undo log是邏輯日志。當執行delete或update時，它都會記錄一條相反的記錄。當執行rollback時，就可以從undo log中的邏輯記錄讀取到相應的內容

? ? Undo log銷毀：undo log在事務執行時產生，事務提交時，并不會立刻刪除undo log，這些日志還可能用于MVCC。

? ? Undo log存儲：undo log采用段的方式進行管理和記錄，存放在rollback segment回滾段中。

MVCC實現原理

概念

• 當前讀：讀取的是記錄的最新版本，讀取時還要保證其他并發事務不能修改當前記錄，會對讀取的記錄進行加鎖。
• 快照讀：簡單的select（不加鎖）就是快照讀，讀取的是可見版本，有可能是歷史數據，不加鎖，是非阻塞讀。RC：每次select都會生成一個快照讀；RR：開啟事務后的第一個select語句就是快照讀的地方；S：快照讀變成當前讀
• MVCC：Multi-Version Concurrency Control，多版本并發控制。指維護一個數據的多個版本，使得讀寫操作沒有沖突，快照讀為MySQL實現MVCC提供了一個非阻塞讀的功能。具體實現還依賴數據庫中的三個隱藏字段、undo log、readView。

隱藏字段

• DB_TRX_ID：最近修改事務id，記錄插入這條記錄或最后一次修改該記錄的事務id。
• DB_ROLL_PTR：回滾指針，指向這條記錄的上一個版本，用于配合undo log，指向上一個版本。
• DB_ROW_ID：隱藏主鍵，如果表結構沒有指定主鍵，將會生成該隱藏字段

undo log版本鏈

? ? 用 Undo Log 將一條記錄的多個歷史版本串聯起來，形成一個基于ROLL_PTR（回滾指針）的鏈表結構。

? ? 這個鏈表使得數據庫能夠“回到過去”，找到記錄在某個特定時間點的狀態。

readview

? ? Readview是快照讀SQL執行時MVCC提取數據的依據，記錄并維護系統當前活躍（未提交）事務的id。包含四個核心字段：

• m_ids：當前活躍事務的id集合
• min_trx_id：最小活躍事務id
• max_trx_id：預分配事務id，當前最大事務id+1
• creator_trx_id：Readview創建者的事務id