一文说明白 MySQL 的 ACID 和几种日志的关系

news2024/11/19 0:52:56

1、简介

我们对于MySQL 很熟悉，关于其特性都有一定的了解，但是关于一些具体的实现原理，有的小伙伴可能不太熟悉，而且这部分知识在我们互联网大厂面试中是经常涉及的，因此，本文将带你深入底层，顺利通过面试。

2、MySQL 的四大特性 ACID

2.1、原子性（Atomicity）

原子性是指一个事务是一个不可分割的整体，在一个事务的中的操作，要么全部成功，要么全部失败，保持整体一致。

2.2、一致性 (Consistency)

一致性是指事务执行前后，数据处于一种合法的状态，这种状态是语义上的而不是语法上的。这个状态是满足预定的约束就叫做合法的状态，再通俗一点，这状态是由你自己来定义的。满足这个状态，数据就是一致的，不满足这个状态，数据就是不一致的！

2.3、隔离性 (Isolation)

隔离性是指多个事务并发执行的时候，一个事务内部的操作与其他事务是相互隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。

2.3.1、隔离级别

1）、read uncommitted （读未提交）：两个事务之间能够相互读取对方的修改未提交的数据（会产生脏读）。

2）、read committed （读已提交）：一个事物在操作过程中，能够读取另一个事务已提交的数据（会产生不可重复读）。

3）、Repeatable read（可重复度）：在第一次读取操作时生成 ReadView，并且对于记录的更新操作，会对每一条被更新的记录加上next-key锁（等价于行锁+间隙锁）。（会产生幻读）

4）、Serializable（串行化）：一个事务一个事务按顺序执行，不会产生任何问题，但是效率低。

2.3.2、数据库隔离级别操作

# 查看数据库的隔离级别 
show variables like '%isolation%' # 在 MySQL 数据库中，默认的事务隔离级别是 REPEATABLE READ
# 设置隔离级别
set session/global transaction isolation level 隔离级别;

2.4、持久性 (Durability)

持久性是指事务一旦提交，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。

3、几种特性实现原理

3.1、原子性（undo log 实现）

原子性的实现利用 Innodb 的 undo log。 undo log名为回滚日志，是实现原子性的关键，当事务回滚时能够撤销所有已经成功执行的sql语句，他需要记录你要回滚的相应日志信息。

例如：
1）、当你delete一条数据时，就需要记录这条数据操作信息，回滚的时候，insert这条旧数据。
2）、当你update一条数据时，就需要记录之前的旧值，回滚的时候，根据旧值执行update操作。
3）、当年insert一条数据时，就需要这条记录的主键，回滚的时候，根据主键执行delete操作。

undo log记录了这些回滚需要的信息，当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。

3.2、一致性

从数据库层面，数据库通过原子性、隔离性、持久性来保证一致性。也就是说ACID四大特性之中，C(一致性)是目的，A(原子性)、I(隔离性)、D(持久性)是手段，是为了保证一致性，数据库提供的手段。数据库必须要实现AID三大特性，才有可能实现一致性。

3.3、隔离性（undo log 实现）

隔离性的实现利用的是锁和MVCC机制。MVCC（多版本并发控制：Multi Version Concurrency Control）,一个行记录数据有多个版本对快照数据，这些快照数据在undo log中。如果一个事务读取的行正在做DELELE或者UPDATE操作，读取操作不会等行上的锁释放，而是读取该行的快照版本。

注意：在事务隔离级别为读已提交(Read Commited)时，一个事务能够读到另一个事务已经提交的数据，是不满足隔离性的。但是当事务隔离级别为可重复读(Repeateable Read)中，是满足隔离性的。

3.4、持久化（redo log实现）

当做数据修改的时候，不仅在内存中操作，还会在redo log中记录这次操作。当事务提交的时候，会将redo log日志进行刷盘(redo log一部分在内存中，一部分在磁盘上)。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。

redo log 特点：

1）、redo log体积小，毕竟只记录了哪一页修改了啥（物理记录），因此体积小，刷盘快。

2）、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。