MySql 事务的ACID与实现原理

落日映苍穹つ 2023-10-02 11:37 37阅读 0赞

数据库的事务是并发控制的基本单位，是指逻辑上的一组操作，要么全部执行，要么全部不执行。

# `一、事务的ACID：` #

*  （1）原子性：事务是一个不可分割的工作单元，事务里的操作要么都成功，要么都失败，如果事务执行失败，则需要进行回滚。
 *  （2）隔离性：事务的所操作的数据在提交之前，对其他事务的可见程度。
 *  （3）持久性：一旦事务提交，它对数据库中数据的改变就是永久的。
 *  （4）一致性：事务不能破坏数据的完整性和业务的一致性。例如在转账时，不管事务成功还是失败，双方钱的总额不变。

# `二、ACID的实现原理：` #

*  原子性：原子性是通过MySQL的回滚日志undo log来实现的：当事务对数据库进行修改时，InnoDB会生成对应的undo log；如果事务执行失败或调用了rollback，导致事务需要回滚，便可以利用undo log中的信息将数据回滚到修改之前的样子。
 *  隔离性：
    
     *  （1）事务的隔离级别：为保证在并发环境下读取数据的完整性和一致性，数据库提供了四种事务隔离级别，隔离级别越高，越能保证数据的完整性和一致性，但对高并发性能影响也越大，执行效率越低。（四种隔离级别从上往下依次升高）
        
         *  读未提交：允许事务在执行过程中，读取其他事务尚未提交的数据；
         *  读已提交：允许事务在执行过程中读取其他事务已经提交的数据；
         *  可重复读（默认级别）：在同一个事务内，任意时刻的查询结果都是一致的；
         *  读序列化：所有事务逐个依次执行，每次读都需要获取表级共享锁，读写会相互阻塞。
     *  （2）事务的并发问题：如果不考虑事务的隔离性，在事务并发的环境下，可能存在问题有：
        
         *  更新丢失：两个或多个事务操作相同的数据，然后基于选定的值更新该行时，由于每个事务都不知道其他事务的存在，就会发生丢失更新问题：最后的更新覆盖了其他事务所做的更新。
         *  脏读：指事务A正在访问数据，并且对数据进行了修改（事务未提交），这时，事务B也使用这个数据，后来事务A撤销回滚，并把修改后的数据恢复原值，B读到的数据就与数据库中的数据不一致，即B读到的数据是脏数据。
         *  不可重复读：在一个事务内，多次读取同一个数据，但是由于另一个事务在此期间对这个数据做了修改并提交，导致前后读取到的数据不一致；
         *  幻读：在一个事务中，先后两次进行读取相同的数据（一般是范围查询），但由于另一个事务新增或者删除了数据，导致前后两次结果不一致。
     *  （3）事务隔离性的实现原理：持久性的依靠redo log日志实现，在执行SQL时会保存已执行的SQL语句到一个redo log文件，但是为了提高效率，将数据写入到redo log之前，会先写入到内存中的redo log buffer缓存区中。写入过程如下：当向数据库写入数据时，执行过程会首先写入redo log buffer，redo log buffer中修改的数据会定期刷新到磁盘的redo log文件中，这一过程称为刷盘（即redo log buffer写日志到磁盘的redo log file中 ）。

redo log buffer的使用可以大大提高了读写数据的效率，但是也带了新的问题：如果MySQL宕机，而此时redo log buffer中修改的数据在内存还没有刷新到磁盘，就会导致数据的丢失，事务的持久性无法保证。为了确保事务的持久性，在当事务提交时，会调用fsync接口对redo log进行刷盘 ，刷新频率由 innodb\_flush\_log\_at\_trx\_commit变量来控制的：

0：表示不刷入磁盘；  
1：事务每次提交的时候，就把缓冲池中的数据刷新到磁盘中；  
2：提交事务的时候，把缓冲池中的数据写入磁盘文件对应的 os cache 缓存里去，而不是直接进入磁盘文件。可能 1 秒后才会把 os cache 里的数据写入到磁盘文件里去。

不同的事务隔离级别，在并发环境会存在不同的并发问题：  
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*  一致性：一致性指的是事务不能破坏数据的完整性和业务的一致性 ：
    
     *  数据的完整性： 实体完整性、列完整性（如字段的类型、大小、长度要符合要求）、外键约束等
     *  业务的一致性：例如在银行转账时，不管事务成功还是失败，双方钱的总额不变。

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