MySQL事务

事务是一系列的数据库操作，是数据库应用的基本单位。MySQL 事务主要用于处理操作量大，复杂度高的数据。

MySQL的ACID：

　　原子性：事务是一个完整的操作，不可被分割。事务操作要么都成功，要么失败回滚。

　　一致性：事务完成时，数据必须处于一致状态

　　隔离性：对数据进行修改的所有并发事务是彼此隔离的

　　持久性：事务完成时，对数据库的修改被永久保持

实现原理：

• 原子性：undo log，原子性的关键是事务回滚能够撤销所有成功执行过的sql。当事务对数据库进行修改时，会生成对应的undo log，事务执行失败或调用rollback，事务需要回滚，利用undo log中的信息将数据回滚到修改之前的样子。
• 一致性：事务执行结束后，数据库的完整性约束没有被破坏，事务执行前后都是合法数据状态。实现的原理：首先是原子性，隔离性，持久性的保证，不然一致性也无法保证。其次是数据库和应用层面的保障。数据库提供了规范，例如字段长度限制，类型限制。应用层面在代码处理这块保证数据的一致性，如转账业务下，接受者跟扣除者账户余额的统一变更。
• 隔离性：保证事务执行不受其他事务影响。主要实现基于隔离级别，隔离级别的实现原理是锁机制、MVCC
• 持久性：事务提交后不会因为宕机等原因导致数据丢失，基于redo log+big log。在事务提交后发生宕机等异常，利用redo log和bin log记录操作，用于数据恢复。

并发事务数据问题：

• 脏读：读到了其他事务还没有提交的数据。
• 不可重复读：对某数据进行读取过程中，有其他事务对数据进行了修改(UPDATE、DELETE)，导致第二次读取的结果不同。
• 幻读：事务在做范围查询过程中，有另外一个事务对范围内新增了记录(INSERT)，导致范围查询的结果条数不一致。

事务隔离级别：

　　1、读未提交（RU）：一个事务还没提交时，它做的变更就能被别的事务看到。可脏读，不可更新丢失。

　　2、读已提交（RC）：一个事务提交之后，它做的变更才会被其他事务看到。允许不可重复读，不允许脏读（Oracle数据库默认隔离级别）

　　3、可重复读（RR）：一个事务执行过程中看到的同一行数据，总是跟这个事务在启动时看到的是一致的。当前事务未提交变更对其他事务也是不可见的，不再允许修改操作。禁止不可重复读和脏读。（MySQL数据库默认隔离级别），幻读会导致多读出数据来，SQL标准的RR不能禁止幻读，但是MySQL的RR可以禁止

　　4、序列化（serializable）：事务串行化顺序执行，避免脏读、不可重复读、幻读

并发事务可能会造成的问题及解决方案：

并发事务可能造成：脏读、不可重复读和幻读等问题 ，这些问题其实都是数据库读一致性问题，必须由数据库提供一定的事务隔离机制来解决，解决方案如下：

• 加锁：在读取数据前，对其加锁，阻止其他事务对数据进行修改。
• 提供数据多版本并发控制（MultiVersion Concurrency Control，简称 MVCC 或 MCC），也称为多版本数据库：不用加任何锁， 通过一定机制生成一个数据请求时间点的一致性数据快照（Snapshot)， 并用这个快照来提供一定级别 （语句级或事务级） 的一致性读取，从用户的角度来看，好象是数据库可以提供同一数据的多个版本。

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MVCC

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undo log版本链：

• MySQL中每条数据会有两个隐藏字段，trx_id和roll_pointer。
• trx_id：6byte, 创建这条记录/最后一次更新这条记录的事务ID roll_pointer：7byte，回滚指针，指向这条记录的上一个版本（存储于rollback segment里）
• 当对一条记录不停的操作时，undo log会记录这条记录多次修改的回滚日志，roll_pointer会指向每一次修改的上一版本的undo log日志，多个数据快照对应的undo log形成了undo log版本链。

update语句的undo log链形成：

1. 老记录被复制到rollback segement中形成undo log（回滚日志），trx_id和roll_pointer不动
2. 新记录的trx_id=当前事务ID，roll_pointer指向老记录形成的undo log
3. 这样就可以通过roll_pointer找到这条记录的历史版本。如果对同一行记录执行连续的update操作，新记录与undo log会组成一个链表，遍历这个链表可以看到这条记录的变迁

Read View：

　　作用是事务执行期间用来定义“我能看到什么数据”。InnoDB为每个事务构造了一个数组，用来保存这个事务启动瞬间，当前启动了但未提交的所有事务ID。数组里事务ID最小值为低水位，当前系统里已经创建过的事务ID的最大值加1为高水位。这个视图数组和高水位，组成了当前事务的一致性视图。Read View中主要包含4个重要的内容：m_ids、min_trx_id、max_trx_id、creator_trx_id、m_ids（未提交事务集合）：表示在生成ReadView时当前系统中活跃的读写事务的事务id列表。 min_trx_id（低水位）：表示在生成ReadView时当前系统中活跃的读写事务中最小的事务id，也就是m_ids中的最小值。 max_trx_id（高水位）：表示生成ReadView时系统中应该分配给下一个事务的id值。 creator_trx_id（当前事务）：表示生成该ReadView的事务的事务id。

数据版本的可见性规则：基于数据的row_trx_id和一致性视图对比结果得到。

• 如果被访问版本的row_trx_id属性值与当前事务相同，表明当前事务在访问它自己修改过的记录，该版本可以被当前事务访问。（黄色）
• 如果被访问版本的row_trx_id属性值小于低水位，表明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView前已经提交，该版本可以被当前事务访问。（绿色）
• 如果被访问版本的row_trx_id属性值大于高水位值，表明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView后才开启，该版本不可以被当前事务访问。（红色）
• 如果被访问版本的row_trx_id属性值高水位与低水位之间，那就判断row_trx_id属性值是不是在m_ids列表中，如果在，说明创建ReadView时生成该版本的事务还是活跃的，该版本不可以被访问；如果不在，说明创建ReadView时生成该版本的事务已经被提交，该版本可以被访问。（黄色）

如果某个版本的数据对当前事务不可见的话，那就顺着版本链找到下一个版本的数据，继续按照上边的步骤判断可见性，依此类推，直到版本链中的最后一个版本。如果最后一个版本也不可见的话，那么就意味着该条记录对该事务完全不可见，查询结果就不包含该记录

什么是MVCC？

多版本并发控制， 专门控制多个事务并发运行时，互相之间如何影响。基于undo log多版本链条及Read View机制实现多事务并发执行的RC、RR隔离级别。

MVCC实现RR（可重复读）与RC（读已提交）的底层原理：

• 读未提交是直接返回记录上的最新值，没有视图概念，而串行化是直接用加锁的方式来避免并行访问。
• 对于可重复读：Read View在事务启动时创建，整个事务期间所有的SELECT都使用这个视图。
• 对于读已提交：Read View在SQL语句开始执行时创建，每次读取，都会创建一个新的read view。这样就能读取到其他事务已经COMMIT的内容。