聊一聊 MySQL 中的事务及其实现原理

说到数据库,那就一定会聊到事务,事务也是面试中常问的问题,我们先来一个面试场景:

面试官:"事务的四大特性是什么?"
我:"ACID,即原子性(Atomicity)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)、一致性(Consistency)!"
面试官:"在 MySQL 数据库的 InnoDB 引擎是怎么实现这四大特性的?"
我:"这个...这个....,还真没有了解过哎"
面试官:"那我们就先这个吧,先回去吧,我们会通知你的~"

这可能是比较常见的面试场景了,你也许回答到了事务的四大特性,但是不一定知道他的实现原理。今天我们就来一起打卡事务的四大特性和实现原理,对于原理的实现,这篇文章只是粗略的介绍一下,更多的细节可以关注我后续的文章。

数据库的事务有四大特性:原子性、隔离性、永久性、一致性,下面将介绍这四大特性的定义和在 InnoDB 引擎中是怎么实现的。

原子性

<font color=red>定义</font>

一次操作是不可分割的,要么全部成功,要么全部失败。比如我们的转账操作,不允许出款方成功,收款方失败这种情况,要么都成功,要么多失败,不可能出现中间状态。

<font color=#BB5500>实现</font>

InnoDB 引擎使用 undo log(归滚日志)来保证原子性操作,你对数据库的每一条数据的改动(INSERT、DELETE、UPDATE)都会被记录到 undo log 中,比如以下这些操作:

  • 你插入一条记录时,至少要把这条记录的主键值记下来,之后回滚的时候只需要把这个主键值对应的记录删掉就好了。
  • 你删除了一条记录,至少要把这条记录中的内容都记下来,这样之后回滚时再把由这些内容组成的记录插入到表中就好了。
  • 你修改了一条记录,至少要把修改这条记录前的旧值都记录下来,这样之后回滚时再把这条记录更新为旧值就好了。

当事务执行失败或者调用了 rollback 方法时,就会触发回滚事件,利用 undo log 中记录将数据回滚到修改之前的样子。

更多关于 undo log 的信息,后面再单独开一篇文章打卡。

隔离性

<font color=red>定义</font>

多个事务并发执行的时候,事务内部的操作与其他事务是隔离的,并发执行的各个事务之间不能互相干扰。

<font color=#BB5500>实现</font>

隔离性可能会引入脏读(dirty read)、不可重复读(non-repeatable read)、幻读(phantom read)等问题,为了解决这些问题就引入了“隔离级别”的概念。

SQL 标准的事务隔离级别包括:读未提交(read uncommitted)、读提交(read committed)、可重复读(repeatable read)和串行化(serializable)

  • 读未提交:一个事务还没提交时,它做的变更就能被别的事务看到。
  • 读提交:一个事务提交之后,它做的变更才会被其他事务看到。
  • 可重复读: 一个事务执行过程中看到的数据,总是跟这个事务在启动时看到的数据是一致的。当然在可重复读隔离级别下,未提交变更对其他事务也是不可见的。
  • 串行化: 顾名思义是对于同一行记录,“写”会加“写锁”,“读”会加“读锁”。当出现读写锁冲突的时候,后访问的事务必须等前一个事务执行完成,才能继续执行。

SQL标准中规定,针对不同的隔离级别,并发事务可以发生不同严重程度的问题,具体情况如下:

隔离级别 脏读 不可重复读 幻读
读未提交 可能 可能 可能
读提交 不可能 可能 可能
可重复读 不可能 不可能 可能
串行化 不可能 不可能 不可能

上面就是几种隔离级别可能出现的并发问题,但是有必要说一下,你隔离得越严实,效率就会越低。

InnoDB 引擎是如何保证隔离性的?利用锁和 MVCC 机制。这里简单的介绍一下 MVCC 机制,也叫多版本并发控制,在使用 READ COMMITTD、REPEATABLE READ 这两种隔离级别的事务下,每条记录在更新的时候都会同时记录一条回滚操作,就会形成一个版本链,在执行普通的 SELECT 操作时访问记录的版本链的过程,这样子可以使不同事务的读-写、写-读操作并发执行,从而提升系统性能。

持久性

<font color=red>定义</font>

事务一旦提交,它对数据库的改变就应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其有任何影响。

<font color=#BB5500>实现</font>

要保证持久性很简单,就是每次事务提交的时候,都将数据刷磁盘上,这样一定保证了安全性,但是要知道如果每次事务提交都将数据写入到磁盘的话,频繁的 IO 操作,成本太高,数据库的性能极低,所以这种方式不可取。

InnoDB 引擎是怎么解决的?InnoDB 引擎引入了一个中间层来解决这个持久性的问题,我们把这个叫做 redo log(归档日子)

为什么要引入 redo log?redo log 可以保证持久化又可以保证数据库的性能,相比于直接刷盘,redo log 有以下两个优势:

  • redo log体积小,毕竟只记录了哪一页修改了啥,因此体积小,刷盘快。
  • redo log是一直往末尾进行追加,属于顺序IO。效率显然比随机IO来的快。

InnoDB 引擎是怎么做的?当有一条记录需要更新的时候,InnoDB 引擎就会先把记录写到 redo log 里面,并更新内存,这个时候更新就算完成了。当数据库宕机重启的时候,会将 redo log 中的内容恢复到数据库中,再根据 undo log和 binlog 内容决定回滚数据还是提交数据。

更多 redo log,后面我打算单独写一篇文章。

一致性

<font color=red>定义</font>

一致性简单一点说就是数据执行前后都要处于一种合法的状态,比如身份证号不能重复,性别只能是男或者女,高考的分数只能在0~750之间,红绿灯只有3种颜色,房价不能为负的等等, 只有符合这些约束的数据才是有效的,比如有个小孩儿跟你说他高考考了1000分,你一听就知道他胡扯呢。数据库世界只是现实世界的一个映射,现实世界中存在的约束当然也要在数据库世界中有所体现。如果数据库中的数据全部符合现实世界中的约束(all defined rules),我们说这些数据就是一致的,或者说符合一致性的。

<font color=#BB5500>实现</font>

要保证数据库的数据一致性,要在以下两个方面做努力:

  • 利用数据库的一些特性来保证部分一致性需求:比如声明某个列为NOT NULL 来拒绝NULL值得插入等。
  • 绝大部分还是需要我们程序员在编写业务代码得时候来保证

以上就是我今天要分享的内容,希望这篇文章对你的学习或者工作有所帮助,感谢您的阅读,如果您觉得文章不错欢迎点赞+转发,感谢。

最后

目前互联网上很多大佬都有 MySQL 相关文章,如有雷同,请多多包涵了。原创不易,码字不易,还希望大家多多支持。若文中有所错误之处,还望提出,谢谢。

欢迎扫码关注微信公众号:「平头哥的技术博文」,和平头哥一起学习,一起进步。

平头哥的技术博文

Image placeholder
qianshuiyuan
未设置
  71人点赞

没有讨论,发表一下自己的看法吧

推荐文章
AI+安防 聊一聊云从科技与华为的那些事儿

“尺有所短,寸有所长,物有所不足,智有所不明,数有所不逮,神有所不通。”任何的人或事物都有其长处和短处,如何做到取长补短,是每一个企业都应该关注的问题。  如今,人工智能再次爆发。这一次,不仅在技术上

【Golang+MySQL】记一次 MySQL 数据库迁移(一)

【Golang+mysql】记一次mysql数据库迁移(一)文章地址:https://github.com/stayfoo/stayfoo-hub一、准备目标: 腾讯云CVM自建mysql数据迁移到腾

MySQL 百万级数据量分页查询方法及其优化

作者|大神养成记原文|  http://t.cn/RnvCJnm方法1:直接使用数据库提供的SQL语句语句样式: MySQL中,可用如下方法:SELECT*FROM表名称LIMITM,N适应场景: 适

Docker容器实现原理及容器隔离性踩坑介绍

本文讲述了 关于容器隔离性的一个“坑”正如Docker官方的口号:“Buildonce,Runanywhere,Configureonce,Runanything”,Docker被贴上了如下标签:轻巧

万字长文:聊聊几种主流Docker网络的实现原理

一、容器网络简介容器网络主要解决两大核心问题:一是容器的IP地址分配,二是容器之间的相互通信。本文重在研究第二个问题并且主要研究容器的跨主机通信问题。实现容器跨主机通信的最简单方式就是直接使用host

深入理解 MySQL—锁、事务与并发控制

本文对MySQL数据库中有关锁、事务及并发控制的知识及其原理做了系统化的介绍和总结,希望帮助读者能更加深刻地理解MySQL中的锁和事务,从而在业务系统开发过程中可以更好地优化与数据库的交互。1.MyS

Nacos 服务注册与发现原理分析

Nacos另一个非常重要的特性就是服务注册与发现,说到服务的注册与发现相信大家应该都不陌生,在微服务盛行的今天,服务是非常重要的,而在Nacos中服务更被称为他的一等公民。Nacos支持几乎所有主流类

MySQL Batched Key Access (BKA)原理和设置使用方法举例

MySQL5.6版本开始增加了提高表join性能的算法:BatchedKeyAccess(BKA)的新特性。BKA算法原理:将外层循环的行/结果集存入joinbuffer,内存循环的每一行数据与整个b

浅析RunLoop原理及其应用

引言:一个APP的启动与结束都是伴随着RunLoop循环往复的,不断的循环、不断的往复。当线程被杀掉、APP退出后被系统以占用内存为由杀掉,RunLoop就消失了。但平时开发中很少见到RunLoop,

MySQL 性能优化:8 种常见 SQL 错误用法!

1、LIMIT语句分页查询是最常用的场景之一,但也通常也是最容易出问题的地方。比如对于下面简单的语句,一般DBA想到的办法是在type,name,create_time字段上加组合索引。这样条件排序都

Oracle/云MySQL/MsSQL“大迁移”真相及最优方案

最近一段时间碰到一些数据迁移的项目,如:Oracle迁移到MySQL,MsSQL迁移到MySQL,云MySQL迁移到本地MySQL。对于这方面做了系统的整理。包括:迁移方案的选择、如何跳出迁移遇到的坑

一条SQL语句在MySQL中如何执行的

前两天发了一条SQL慢的原因有哪些,在那篇文章我没有说到优化器之类的,我觉得如果配合一条SQL是如何执行的,会更好,所以特地找了一篇。来源:JavaGuide  |作者:木木匠本篇文章会分析一个sql

mysql 进行update时,要更新的字段中有单引号或者双引号导致不能批量生成sql的问题

前言将数据从一张表迁移到另外一张表的过程中,通过mysql的concat方法批量生成sql时遇到了一个问题,即进行UPDATE更新操作时如果原表中的字段中包含单引号'或者双引号",那么就会生成不正确的

MySQL中的数据类型笔记

一,MySQL的数据类型 数据类型是定义列中可以存储什么类型的数据以及该数据实际怎样存储的基本规则 数据类型限制存储在数据列列中的数据。例如,数值数据类型列只能接受数值类型的的数据 在设计表时,应该特

MySQL 每秒 570000 的写入,如何实现?

来源:吴炳锡yq.aliyun.com/articles/278034一、需求一个朋友接到一个需求,从大数据平台收到一个数据写入在20亿+,需要快速地加载到MySQL中,供第二天业务展示使用。二、实现

Spring-SpringAOP原理,手写Spring事务框架

一、Spring核心知识Spring是一个开源框架,Spring是于2003年兴起的一个轻量级的Java开发框架,由RodJohnson在其著作ExpertOne-On-OneJ2EEDevelopm

解决云中灾难恢复其实只需三个步骤!

很多人都认为,DR(灾难恢复)内置于云中,我们只需采用云本身的安全机制就行了,但事实并非如此。尽管,许多云提供商在数据恢复方面做得很好,但是如果你自己不做灾备,会错过很多只有真正意义上的DR系统才能具

MySQL 中 JSON 字段的使用技巧

mysql5.7.8之后开始原生支持json.在类似mongodb这种nosql数据库中,json存储数据是非常自然的,在mysql中合理的使用json,能够带来极大的便利 Json字段的使用场景 在

Ubuntu18.04 安装 MySQL 以及设置远程访问

安装MySQL sudoapt-getinstallmysql-server sudoaptisntallmysql-client sudoaptinstalllibmysqlclient-dev

基础信息:MySQL 特性

MySQL数据库的优缺点: 关系型数据库管理系统(RDBMS):MySQL是一个典型的关系型数据库管理系统。 易用:MySQL很容易上手。只要你掌握一些简单的SQL知识,就可以构建SQL语句与My

基础信息:什么是 MySQL?

MySQL是一个开源的深受欢迎的关系型数据库管理系统(简称RDBMS)。目前排名第二,仅次于Oracle数据库。 MySQL可以免费下载,但是,还提供了几个付费版本,这些版本提供了附加功能。 顾名思义

MySQL 数据库操作:创建和查看数据库

数据库是数据的集合。MySQL允许我们高效地存储和检索数据库中的数据。在MySQL中,我们可以使用CREATEDATABASE语句创建数据库。但是,如果数据库已经存在,则会引发错误。为了避免该错误,我

MySQL 表结构生成 Markdown 文档 | 工具篇

背景 在实施软件工程的时候,当要将某一版本归档时,需要汇总的文档要求还是比较高的、各类文档齐全,包括项目架构、项目安装、接口等文档,而数据库表结构说明文档亦属于其一。记得很早之前想找一个可以导出MyS

MySQL 数据库操作:删除数据库

使用MySQL的DROPDATABASE命令可以很容易的删除一个数据库。数据库删除的同时,所属的数据表将一起被删除。如果删除的数据库不存在,则会引发错误。为了避免错误的发生,可以在DROPDATABA

MySQL 定时备份

1设置好crontab定时任务备份 #每天备份三次数据库 05,15,22***sh/data/script/alldatabase_back.sh&>/dev/null #每天2点备份 02***s