数据库基础干货数据库事务

Posted 2021-06-04 在路上的德尔菲

数据库事务

A原子性（Atomicity）

一个事务里包含5条SQL语句，要么全部执行成功，要么全部执行失败，如果执行一半失败了需要回滚
在操作任何数据之前，首先将数据备份到undolog（回滚日志） 然后进行数据修改，如果出现错误或用户回滚，利用undolog中备份恢复到事务开始之前的状态
⚠️如果执行insert操作，undolog中相对应增加一条delete语句，同理update 2-5，undolog增加5-2

C一致性（Consistency）

原子性、隔离性、持久性是为了保证一致性

I隔离性（Isolation）

并发事务执行时互不干扰，等价于这些事务串行顺序跑，
常见的隔离级别为：读未提交、读已提交、可重复度、串行化

• 读未提交 无法解决脏读
• 读已提交 可以解决脏读（Oracle 默认级别）
• 可重复读 可以解决不可重复读*(更新)* （mysql默认事务隔离级别）
• 可串行化 可以解决幻读问题*(插入)*

D持久性（Durability）

事务一旦提交，对数据库的更新就是持久的，由内存+redo log来保证，mysql修改数据同时在内存和redo log记录这次操作，事务提交的时候通过redo log刷盘，宕机的时候可以从redo log恢复

持久化存储，

• 尽快落盘，在写入核心数据结构之前，需要先写事务log,MySQL InnoDB称为redo log，即使数据库挂了，重启恢复数据时，必须先从log中redo，为了吞吐量，可以配置每隔一段时间/事务刷盘，意味着系统挂掉会丢失一部分事务
• 复制，对数据尽可能多的副本，failover应对机器挂掉的风险

为了防止事务两次读取的数据不一致（包括不可重复读和幻读）
采用MVCC处理读写冲突的情况，不同的事务在并发过程中，SELECT操作可以在不加锁而是通过MVCC的机制读取指定版本的历史记录，MVCC是MySQL InnoDB实现隔离级别的一种方式
常见并发事务过程存在的问题：脏读、不可重复度、幻读，实现隔离机制方法一般有两种

1. 加读写锁
2. MVCC，指的是多个版本快照，快照存储在undo日志中，该日志通过回滚指针 ROLL_PTR 把一个数据行的所有快照连接起来

MySQL中MVCC的实现

• MySQL中InnoDB引擎默认支持MVCC，读写早期只有读读阻塞，读写、写读、写写都要阻塞，引入MVCC后只有写写阻塞
• 应对高并发事务，MVCC比单纯的加行锁更有效，开销更小，普通的SELECT读对数据库不会对数据加锁，提高了数据库并发处理能力
• MVCC在 读已提交 和 可重复读隔离级别下起作用：而未提交读隔离级别总是读取最新的数据行，要求很低，无需使用 MVCC。可串行化隔离级别需要对所有读取的行都加锁，单纯使用 MVCC 无法实现，在可重复读隔离级别下，使用 MVCC + Next-Key Locks 可以解决幻读问题。（MySQL隔离级别为幻读的特殊处理）
• MVCC 既可以基于乐观锁又可以基于悲观锁实现

InnoDB每一行数据都有两个隐藏列：ID为隐含ID，DATA_TRX_ID记录更新这条行记录的事务ID、DATA_ROLL_PTR指向回滚段的指针，通过这个指针找到之前版本ID，就可以找到之前行数据

undolog与redolog

• undolog 有时事务需要撤销，这时需要进行undo，当有错误或回滚时，回滚日志记录着事务所执行的修改操作，在回滚时反向执行这些修改操作即可恢复之前版本。
• redolog（前滚日志） 方便通过其进行重做，在事务执行时，往InnoDB日志缓存（log buffer）中插入redolog;事务提交时，将日志缓冲写入磁盘。系统发生奔溃可以用重做日志（Redo Log）进行恢复，从而实现持久性。类比赊账本，先写进redolog，然后循环写方式持久化

举个栗子：
假设有A、B两个数据，值分别为1、2，开启事务分别对其进行修改A → 3，B → 4，在提交，过程如下：
事务开始
记录A=3到redo log
修改A=3
记录A=1到undo log
记录B=4到redo log
修改B=4
记录B=2到undo log
将redo log写入磁盘
事务提交

几种Locks

• Record Locks:锁定一个记录上的索引，而不是记录本身。如果表没有设置索引，InnoDB 会自动在主键上创建隐藏的聚簇索引，因此 Record Locks 依然可以使用。
• Gap Locks:锁定索引之间的间隙，但是不包含索引本身，当执行以下操作时，其他事物不能向库表中插入15

SELECT c FROM t WHERE c BETWEEN 10 and 20 FOR UPDATE;

• Next-Key Locks间隙锁:是 Record Locks 和 Gap Locks 的结合，不仅锁定一个记录上的索引，也锁定索引之间的间隙。它锁定一个前开后闭区间