MySQL事务提交过程（一）

MySQL作为一种关系型数据库，已被广泛应用到互联网中的诸多项目中。今天我们来讨论下事务的提交过程。

                                                       MySQL体系结构

 

由于mysql插件式存储架构，导致开启binlog后，事务提交实质是二阶段提交，通过两阶段提交，来保证存储引擎和二进制日志的一致。

本文仅讨论binlog未打卡状态下的提交流程，后续会讨论打开binlog选项后的提交逻辑。

   

测试环境

OS:WIN7

ENGINE:

bin-log：off

DB:

   

测试条件

set autocommit=0;

-- ----------------------------

-- Table structure for `user`

-- ----------------------------

DROP TABLE IF EXISTS `user`;

CREATE TABLE `user` (

`id` int(20) NOT NULL,

`account` varchar(20) NOT NULL,

`name` varchar(20) NOT NULL,

PRIMARY KEY (`id`),

KEY `id` (`id`) USING BTREE,

KEY `name` (`name`) USING BTREE

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

   

测试语句

insert into user values(1, 'sanzhang', '张三');

commit;

   

一般常用的DML：Data Manipulation Language 数据操纵语言，对表的数据进行操作，（insert、update、delete ）语句 和 DCL：Data Control Language 数据库控制语言

（创建用户、删除用户、授权、取消授权）语句 和 DDL：Data Definition Language 数据库定义语言，对数据库内部的对象进行创建、删除、修改的操语句

，均是使用MySQL提供的公共接口mysql_execute_command，来执行相应的SQL语句。我们来分析下mysql_execute_command接口执行的流程：

mysql_execute_command

{

   switch (command)

   {

       case SQLCOM_INSERT:

                mysql_insert();

                break;

       case SQLCOM_UPDATE:

                mysql_update();

                break;

       case SQLCOM_DELETE:

                mysql_delete();

                break;

       ......

   }

   if thd->is_error()  //语句执行错误

     trans_rollback_stmt(thd);

  else

    trans_commit_stmt(thd);

}

   

从上述流程中，可以看到执行任何语句，最后都会执行trans_rollback_stmt或者trans_commit_stmt，这两个分别是语句回滚和语句提交。

语句提交，对于非自动模式下，主要有两个作用：

1、释放autoinc锁，这个锁主要用来处理多个事务互斥的获取自增序列。因此，无论最后执行的是语句提交还是语句回滚，该资源都是需要立马释放掉的。

2、标识语句在事务中的位置，方便语句级回滚。执行commit后，可以进入commit流程。

现在看下具体的事务提交流程：

mysql_execute_command

trans_commit_stmt

ha_commit_trans(thd, FALSE);

{

    TC_LOG_DUMMY:ha_commit_low

        ha_commit_low()   

            innobase_commit

            {

                //获取innodb层对应的事务结构

                trx = check_trx_exists(thd);

                if(单个语句，且非自动提交)

                {

                     //释放自增列占用的autoinc锁资源

                     lock_unlock_table_autoinc(trx);

                     //标识sql语句在事务中的位置，方便语句级回滚

                     trx_mark_sql_stat_end(trx);

                }

                else 事务提交

                {

                     innobase_commit_low()

                     {  

                        trx_commit_for_mysql();

                            <span style="color: #ff0000;">trx_commit</span>(trx); 

                     }

//确定事务对应的redo日志是否落盘【根据flush_log_at_trx_commit参数，确定redo日志落盘方式】

                    trx_commit_complete_for_mysql(trx);

trx_flush_log_if_needed_low(trx->commit_lsn);

log_write_up_to(lsn);

                }

            }

}

trx_commit

    trx_commit_low

        {

            trx_write_serialisation_history

            {

                trx_undo_update_cleanup //供purge线程处理，清理回滚页

            }

            trx_commit_in_memory

            {

                lock_trx_release_locks //释放锁资源

                trx_flush_log_if_needed(lsn) //刷日志

                trx_roll_savepoints_free //释放savepoints

            }

        }

 

MySQL是通过WAL方式，来保证数据库事务的一致性和持久性，即ACID特性中的C(consistent)和D(durability)。

WAL（Write-Ahead Logging）是一种实现事务日志的标准方法，具体而言就是:

1、修改记录前，一定要先写日志；

2、事务提交过程中，一定要保证日志先落盘，才能算事务提交完成。

通过WAL方式，在保证事务特性的情况下，可以提高数据库的性能。

   

从上述流程可以看出，提交过程中，主要做了4件事情，

1、清理undo段信息，对于innodb存储引擎的更新操作来说，undo段需要purge，这里的purge主要职能是，真正删除物理记录。在执行delete或update操作时，实际旧记录没有真正删除，只是在记录上打了一个标记，而是在事务提交后，purge线程真正删除，释放物理页空间。因此，提交过程中会将undo信息加入purge列表，供purge线程处理。

2、释放锁资源，mysql通过锁互斥机制保证不同事务不同时操作一条记录，事务执行后才会真正释放所有锁资源，并唤醒等待其锁资源的其他事务；

3、刷redo日志，前面我们说到，mysql实现事务一致性和持久性的机制。通过redo日志落盘操作，保证了即使修改的数据页没有即使更新到磁盘，只要日志是完成了，就能保证数据库的完整性和一致性；

4、清理保存点列表，每个语句实际都会有一个savepoint(保存点)，保存点作用是为了可以回滚到事务的任何一个语句执行前的状态，由于事务都已经提交了，所以保存点列表可以被清理了。

   

关于mysql的锁机制，purge原理，redo日志，undo段等内容，其实都是数据库的核心内容。

MySQL 本身不提供事务支持，而是开放了存储引擎接口，由具体的存储引擎来实现，具体来说支持 MySQL 事务的存储引擎就是 InnoDB。

存储引擎实现事务的通用方式是基于 redo log 和 undo log。

简单来说，redo log 记录事务修改后的数据, undo log 记录事务前的原始数据。

所以当一个事务执行时实际发生过程简化描述如下：

1. 先记录 undo/redo log，确保日志刷到磁盘上持久存储。
2. 更新数据记录，缓存操作并异步刷盘。
3. 提交事务，在 redo log 中写入 commit 记录。

在 MySQL 执行事务过程中如果因故障中断，可以通过 redo log 来重做事务或通过 undo log 来回滚，确保了数据的一致性。

这些都是由事务性存储引擎来完成的，但 binlog 不在事务存储引擎范围内，而是由 MySQL Server 来记录的。

那么就必须保证 binlog 数据和 redo log 之间的一致性，所以开启了 binlog 后实际的事务执行就多了一步，如下：

1. 先记录 undo/redo log，确保日志刷到磁盘上持久存储。
2. 更新数据记录，缓存操作并异步刷盘。
3. 将事务日志持久化到 binlog。
4. 提交事务，在 redo log 中写入commit记录。

这样的话，只要 binlog 没写成功，整个事务是需要回滚的，而 binlog 写成功后即使 MySQL Crash 了都可以恢复事务并完成提交。

要做到这点，就需要把 binlog 和事务关联起来，而只有保证了 binlog 和事务数据的一致性，才能保证主从数据的一致性。

所以 binlog 的写入过程不得不嵌入到纯粹的事务存储引擎执行过程中，并以内部分布式事务（xa 事务）的方式完成两阶段提交。

   

参考

    1、《高性能MySQL》