mysql事务以及MVCC相关原理

一.事务
提及事务，就绕不开事务的四大特性：原子性，一致性，隔离性，持久性。

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，要么同时失败。

特性

原子性（Atomicity）：事务是不可分割的最小操作单元，要么全部成功，要么全部失败。

一致性（Consistency）：事务完成时，必须使所有的数据都保持一致状态。

隔离性（Isolation）：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（Durability）：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。

在事务的四大特性中，原子性，一致性，持久性通过mysql中的redo log 和undo log实现，而隔离性则通过锁和MVCC(多版本并发控制)实现，下面是具体的原理。

二. redo log

解释：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。

Redo log是InnoDB用来保证事务持久性的机制，他的核心作用是记录数据页修改前的操作，数据库崩溃后可以通过redo log恢复数据，并实现WAL（Write-Ahead Logging)机制-> 日志先落盘，数据页后落盘。

Redo log通常是通常是物理日志，记录的是数据页的物理修改，而不是某一行或某几行修改成怎样怎样，它用来恢复提交后的物理数据页(恢复数据页，且只能恢复到最后一次提交的位置)。

SQL执行后，修改Buffer Pool中的数据页，生成redo log，再写入到redo log buffer中，数据在redo log buffer时位于内存中，此时事务并未提交，但可以落盘，Redo log的刷盘时机不仅仅时事务commit,常见的刷盘时机有commit；redo log buffer 空间不足导致部分日志刷盘；后台线程周期性刷盘，例如InnoDB每秒会触发一次刷盘；当有checkpoint时，checkpoint在一定程度上代表了刷到磁盘时日志所处的LSN位置。

在这里为什么不直接把Buffer Pool的数据页写入磁盘呢？这就涉及到数据库设计的核心，没有redo log时，写入磁盘为随机IO写入，性能非常差，且当事务涉及到多个数据页时，如果直接刷盘，IO巨大。redo log的核心思想是用顺序写日志代替随机写数据页，这是顺序IO，速度极快。

三.Undo Log
基本概念：

undo log有两个作用，提供回滚和MVCC，且undo log是采用段(segment)的方式来记录的，每个undo操作在记录的时候占用一个undo log segment。

以上只是个人的浅显理解，可以参考：
https://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/9010872.html
个人认为大佬讲的非常详细

四. MVCC以及实现原理

在介绍MVCC及其实现原理前，我们先了解几个概念。

4.1 MVCC概念

全称 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功能。MVCC 的具体实现，还需要依赖于数据库记录中的三个隐式字段、undo log 日志、readView。

4.2 快照读

简单的select（不加锁）就是快照读，快照读，读取的是记录数据的可见版本，有可能是历史数据，不加锁，是非阻塞读。
Read Committed：每次select，都生成一个快照读。
Repeatable Read：开启事务后第一个select语句才是快照读的地方。
Serializable：快照读会退化为当前读。

4.3 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。对于我们日常的操作，如：select … lock in share mode(共享锁)，select … for update、update、insert、delete(排他锁) 都是一种当前读。

4.4 三个隐式字段
MVCC的实现需要依赖三个隐式字段，查看表结构的隐式字段可以通过 idb2sdi 表空间名 查看

4.5 undo log 日志和undo log 日志链
上面已经介绍过undo log日志，这里就不再过多赘述基础概念。undo log在MVCC中主要体现在下面几点


不同事务或相同事务对同一条记录进行修改，会导致记录中的undo log生成一条记录版本链条，链表的头部是最新的旧记录，链表尾部是最早的旧纪录。

4.6 ReadView（读视图）
ReadView（读视图）是快照读sql执行MVCC提取数据的依据，记录并维护系统当前活跃的事务（未提交的）id。

包括四个核心字段

附：ReadView中的活跃事务id集合(m_ids)的范围是生成ReadView时刻，所有已开始但未提交的读写事务id

版本链数据访问规则

对于不同的数据库隔离级别，生成的ReadView的时机也不同：
READ COMMITTED：在事务中每一次执行快照读时生成 ReadView。
REPEATABLE READ：仅在事务中第一次执行快照读时生成 ReadView，后续复用该 ReadView。

4.6.1 RC隔离级别的快照读实现原理

4.6.2 RR隔离级别的快照读实现原理

无非就是看当前事务的id和版本链数据访问规则对比，不成立就继续往undo log日志链由早到晚对比，直到找到符合可读性的事务版本，读取对应版本的数据。在RC隔离级别中，每次事务执行生成的读视图不同，RR级别相同。