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什么是事务？

事务的四大特性

事务的隔离级别

事务的原理

redo log

undo log

MVCC实现原理

概念

隐藏字段

undo log版本链

readview

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什么是事务？

    事务是一组操作的集合，它是一个不可分割的工作单位，事务会把所有的操作作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求，即这些操作要么同时成功，要不同时失败。

    用一个形象的比喻：事务就像银行转账操作，从A账户扣款和向B账户加款这两个操作必须作为一个整体执行——要么都成功完成，要么都不执行。如果只执行了其中一个操作，就会导致数据不一致。

事务的四大特性

• 原子性：事务是不可分割的最小操作单元，要么同时成功，要么同时失败。
• 一致性：事务完成时，必须使所有的数据保持一致状态。
• 隔离性：数据库系统提供的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的独立环境下运行。
• 持久性：事务一旦提交或回滚，它对数据库中的数据的改变就是永久的。

事务的隔离级别

• 读未提交（Read Uncommitted）：事务可以读取其他未提交事务的修改。会导致脏读（Dirty Read）、不可重复读和幻读。

• 读已提交（Read Committed）：事务只能读取其他已提交事务的修改。解决了脏读，但仍可能存在不可重复读（Non-repeatable Read） 和幻读。这是Oracle等数据库的默认级别。

• 可重复读（Repeatable Read）：确保在同一事务中多次读取同一数据的结果是一致的。解决了脏读和不可重复读，但仍可能存在幻读（Phantom Read）。这是MySQL InnoDB的默认级别。

• 串行化（Serializable）：最高隔离级别，强制事务串行执行，完全避免脏读、不可重复读和幻读，但性能开销最大。

事务的原理

redo log

    重做日志，记录的是事务提交时数据页的物理修改，是用来实现事务的持久性。

    该日志文件由两部分组成：重做日志缓冲（redo log buffer）以及重做日志文件（redo log file），前者是在内存中，后者在磁盘中，当事务提交之后会把所有的修改信息都存到该日志文件中，用于在刷新脏页到磁盘，发生错误时，进行数据恢复使用。

    当对缓冲区的数据进行增删改之后，首先会把增删改的数据记录在redo log buffer中，redo log buffer就会去记录数据页的物理变化。当事务提交的时候就会把redo log buffer中数据页变化刷新到磁盘中。当进行脏页刷新时出错了，就能通过redo log进行恢复。

undo log

    回滚日志，用于记录数据被修改前的信息，作用包含：提供回滚、MVCC（多版本并发控制）。

    redo log是记录物理日志，而undo log是逻辑日志。当执行delete或update时，它都会记录一条相反的记录。当执行rollback时，就可以从undo log中的逻辑记录读取到相应的内容

    Undo log销毁：undo log在事务执行时产生，事务提交时，并不会立刻删除undo log，这些日志还可能用于MVCC。

    Undo log存储：undo log采用段的方式进行管理和记录，存放在rollback segment回滚段中。

MVCC实现原理

概念

• 当前读：读取的是记录的最新版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。
• 快照读：简单的select（不加锁）就是快照读，读取的是可见版本，有可能是历史数据，不加锁，是非阻塞读。RC：每次select都会生成一个快照读；RR：开启事务后的第一个select语句就是快照读的地方；S：快照读变成当前读
• MVCC：Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制。指维护一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突，快照读为MySQL实现MVCC提供了一个非阻塞读的功能。具体实现还依赖数据库中的三个隐藏字段、undo log、readView。

隐藏字段

• DB_TRX_ID：最近修改事务id，记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务id。
• DB_ROLL_PTR：回滚指针，指向这条记录的上一个版本，用于配合undo log，指向上一个版本。
• DB_ROW_ID：隐藏主键，如果表结构没有指定主键，将会生成该隐藏字段

undo log版本链

    用 Undo Log 将一条记录的多个历史版本串联起来，形成一个基于ROLL_PTR（回滚指针）的链表结构。

    这个链表使得数据库能够“回到过去”，找到记录在某个特定时间点的状态。

readview

    Readview是快照读SQL执行时MVCC提取数据的依据，记录并维护系统当前活跃（未提交）事务的id。包含四个核心字段：

• m_ids：当前活跃事务的id集合
• min_trx_id：最小活跃事务id
• max_trx_id：预分配事务id，当前最大事务id+1
• creator_trx_id：Readview创建者的事务id