开发: C++知识库 Java知识库 JavaScript Python PHP知识库人工智能区块链大数据移动开发嵌入式开发工具数据结构与算法开发测试游戏开发网络协议系统运维
教程: HTML教程 CSS教程 JavaScript教程 Go语言教程 JQuery教程 VUE教程 VUE3教程 Bootstrap教程 SQL数据库教程 C语言教程 C++教程 Java教程 Python教程 Python3教程 C#教程
数码: 电脑笔记本显卡显示器固态硬盘硬盘耳机手机 iphone vivo oppo 小米华为单反装机图拉丁

-> 大数据 -> mysql的事务 -> 正文阅读

[大数据]mysql的事务

1.什么是事务

事务是用户定义的一个操作序列，这些操作要么全部成功要么全部失败，是一个不可分割的工作单位（构成单一逻辑工作单元的操作集合）。如果某一事务成功，则在该事务中进行的所有更改均会提交，成为数据库中的永久组成部分。如果事务遇到错误且必须取消或者回滚，则所有更改均被清除。

在这里插入图片描述

mysql服务器逻辑架构从上往下可以分为3层：
第一层：处理客户端连接，授权认证。
第二层：服务器层，负责查询语句的解析，优化，缓存以及内置函数的实现，存储过程等。
第三层：存储引擎，负责mysql中数据的存储和提取。

mysql中服务器层不管理事务，事务是由存储引擎实现的。mysql支持事务的存储引擎有InnoDB，NDB Cluster等，其中InnoDB的使用最为广泛；其他存储引擎不支持事务，如Mylsam，Memory等。

2.事务操作

2.1 基本命令

START TRANSACTION
    [transaction_characteristic [, transaction_characteristic] ...]

transaction_characteristic: {
    WITH CONSISTENT SNAPSHOT
  | READ WRITE
  | READ ONLY
}

BEGIN [WORK]
COMMIT [WORK] [AND [NO] CHAIN] [[NO] RELEASE]
ROLLBACK [WORK] [AND [NO] CHAIN] [[NO] RELEASE]
SET autocommit = {0 | 1}

命令使用说明：
START TRANSACTION 或 BEGIN开始新的事务
COMMIT提交当前事务，使其更改永久化
ROLLBACK回滚当前事务，取消其更改
SET autocommit 禁用或启用当前会话的默认自动提交模式

2.2 执行流程

在这里插入图片描述

2.3回滚事务

ROLLBACK TRANSACTION:
回滚事务后，事务结束，放弃事务期间所做的任何修改，事务结束。该语句将显式事务或隐性事务回滚到事务的起点或者某个保存点。

ROLLBACK { TRAN | TRANSACTION } 
     [ transaction_name | @tran_name_variable
     | savepoint_name | @savepoint_variable ]

2.4保存点

savepoint，保存点是事务中的一点。用于取消部分事务，当结束事务时，会自动删除该事务锁定义的所有保存点。当执行rollback时，通过指定保存点可以回退到指定的点。

3.事务特性

3.1 MySQL日志

InnoDB存储引擎提供了两种事务日志：

redo log（重做日志）：可以理解为是当服务宕机时，重启后强制保持一致
undo log（回滚日志）：可以理解是如果回滚时回滚到之前的某一个状态

其中redo log用于保证事务的持久性。undo log则是事务原子性和隔离性实现的基础。

undo log主要分为两种：
1.insert undo log：代表事务在insert 新纪录时产生的undo log，只在事务回滚时需要，并且在事务提交后可以被立刻丢弃
2.updata undo log：事务在进行updata或者delete时产生的undo log。不仅在事务回滚时需要，在快照读时也需要，所以不能随便删除。只有当快速读或者事务回滚不涉及该日志时，对应的的日志才会被purge线程同一清除。

3.2原子性（Atomic）

原子性是指事务是一个不可分割的工作单位，其中的操作要么都做，要么都不做；如果事务中一个sql语句执行失败，则已经执行的语句也必须回滚，数据库退回到事务前的状态。

实现原理：undo log（回滚日志）。在mysql里数据每次修改前，都会把修改之前的数据作为历史保存到undo log里面，数据里面会记录操作该数据的事务id。当事务执行失败或者调用rollback，导致事务需要回滚，便可以利用undo log中的信息将数据回滚到修改之前的状态。

3.3 持久性（Durability）

持久性也称永久性，指一个事务一旦提及，它对数据库中数据的改变就应该时永久性的。接下来的其他操作或者故障不应该对其执行结果有任何影响。

刷脏：InnoDB提供了缓存池（Buffer Pool)，包含了磁盘中部分数据页的映射。当需要从数据库读取数据时，会首先从缓存池中读取，若缓存池中没有，则从磁盘读取后放到缓存池中。当需要向数据库中添加数据时，会首先写入缓存池中，缓存池中修改的数据就会定期刷新到磁盘中（这一情况称为脏刷）

脏刷引发的问题：Buffer Pool的使用大大提高了读写数据的效率，但也带来了新的问题：如果MySQL宕机，而此时Buffer Pool中修改的数据还没有刷新到磁盘，就会导致数据的丢失，事务的持久性就无法保证。解决这个问题通过重做日志解决。

实现原理：redo log

重做日志是一种基于磁盘的数据结构，用于在崩溃恢复期间纠正不完整事务写入的数据。

3.4一致性（Consistency）

事务操作成功后，数据库所处的状态和它的业余规则是一致的，数据库的完整性约束没有被破坏，事务执行的前后都是合法的数据状态。数据库的完整性约束包括但不限于：实体完整性（如行的主键存在且唯一），列完整性（如字段的类型，大小，长度符合要求），外键约束，用户自定义，用户自定义完整性（如账户前后，两个账户余额的和应该不变）。

一致性是事务追求的最终目标：原子性，持久性和隔离性，都是为了摆正数据库状态的一致性。

3.5 隔离性（lsolation）

隔离性是指事务内部的操作与其他事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。与原子性，持久性侧重于研究事务本身不同，隔离性研究的是不同事务之间的相互影响。

隔离性主要考虑最简单的读操作和写操作。
隔离性的探讨，主要可以分为两个方面：

（一个事务）写操作对（另一个事务）读操作的影响：MVCC保证隔离性
（一个事务）写操作对（另一个事务）写操作的影响：锁机制保证隔离性

3.5.1 事务的并发

取钱场景：老公去在 ATM 上取钱，老婆在柜台存钱，假设这个账户中有 1000 元:

老公首先执行查询操作，查询到账户余额为 1000 此时程序将 1000 拿到内存中，老公取了 200 元，程序就执行了更新操作将账户余额改为 800。
但是当老公的程序没有 commit 的时候，老婆查询账户，此时账户余额还是 1000 元，老婆存入 200 元，程序执行了更新操作将账户余额改为 1200
然后老公将更新语句提交，接着老婆也将更新语句提交。
最后导致的结果就是该账户的余额为 1200，这就是更新丢失的问题。
引发更新丢失的根源就是查询上，因为双方都是根据从数据库查询到的数据再对数据库中的数据进行更新的。

并发情况下，读操作可能存在的三大类型：

脏读
不可重复读
幻读

3.5.2脏读：

当前事务（A）中可以读到其他事务（B）为提交的数据（脏数据），这种现象是脏读。
在这里插入图片描述

3.5.3 不可重复读：

在事务A中先后两次读取同一个数据，两次读取的结果不一样，这种现象成为不可重复读

在这里插入图片描述

3.5.4 幻读

在事务A中按照某个条件先后两次查询数据库，两次查询结果的条数不同，这种现象称为幻读。

在这里插入图片描述

3.6 事务的隔离级别

sql标准中定义了四种隔离级别，并规定了每种隔离级别下上述几个问题是否存在。一般来说，隔离级别越低，系统开销越低，可支持的并发越高，但隔离性也越差。

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
读未提交	可能	可能	可能
读已提交	不可能	可能	可能
可重复读	不可能	不可能	可能
可串行化	不可能	不可能	不可能

读未提交在并发是会导致很多问题，而性能相当于其他隔离级别提高却很有限，因此使用较少。
可串行化强制事务串行，并发效率很低，只有当对数据一致性要求极高且可以接收没有并发时使用，因此使用也较少。
在大多数数据库系统中，默认的隔离级别是读已提交（如Oracle）或可重复读，InnoDB默认的隔离级别就是RR。

4.MVCC

在sql标准中，可重复读是无法避免幻读问题的
InnoDB实现可重复读取（RR）解决了脏读，不可重复读，幻读等问题，使用了MVCC。

MVCC是多版本的并发控制协议，MVCC的目的是多版本并发控制，在数据库实现，就是为了解决读写冲突。

4.1 相关概念

当前读

像共享锁，排他锁这些操作都是一种当前读，为什么叫当前读？就是它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

像不加锁的SELECT操作就是当前读，即不加锁的的非阻塞读；快照读的前提是隔离级别不是串行级别，串行级别的快照读会退化成当前读；之所以出现快照读的情况，是基于提高并发性能的卡考虑。快照读的实现是基于多版本并发控制器，即MVCC。但它在很多情况下，避免了加锁操作，降低了开销；既然是基于多版本，即快照读可能读到的不一定是数据的最新版本，而有可能是之前的历史版本。

4.2 MVCC的实现原理

MVCC是为了实现读-写冲突不加锁，而这个读指的是快照读，而非当前读，当前读实际上是一种加锁的操作，是悲观锁的实现。
MVCC实现原理主要是依赖记录中的三个隐式字段，undo日志，Read Viev来实现。

4.2.1隐式字段

InnoDB存储引擎在每行数据的后面添加了三个隐藏字段

DB_TRX_ID(6字节)：表示最近一次对本记录行做修改（insert/update）的事务ID
DB_ROLL_PTR(7字节)：回滚指针，指向当前记录行的undo log信息
DB_ROW_ID(6字节)：随着新插入而单调递增的行ID

在这里插入图片描述

DB_ROW_ID:当表没有主键或唯一非空索引时，innoDB就回使用这个行id自动产生聚簇索引。如果表有主键或者唯一非空索引，聚簇索引就不会包含这个行id了。

4.2.2记录行修改的具体流程

事务A（事务id为2）对该记录做出了修改，将Honor列内容改为“FMVP”:
1.事务A先对改行加排他锁
2.将改行数据加入undo log中，当作旧版本
3.修改数据，并且修改DB_TRX_ID为2，将回滚指针指向拷贝到undo log的旧版本
4.事务提交，释放排他锁。
在这里插入图片描述

4.2.3 Read View

Read View 是事务进行快照读操作的时候生产的读视图 (Read View)，在该事务执行的快照读的那一刻，会生成数据库系统当前的一个快照，记录并维护系统当前活跃事务的 ID 。Read View 主要是用来做可见性判断的，把生成的读视图 (Read View)当作条件用来判断当前事务能够看到哪个版本的数据，既可能是当前最新的数据，也有可能是该行记录的undo log里面的某个版本的数据。

Read View遵循一个可见性算法，主要是将要被修改的数据的最新记录中的 DB_TRX_ID（即当前事务 ID ）取出来，与系统当前其他活跃事务的 ID 去对比（由 Read View 维护）。当每个事务开启时，都会被分配一个 ID , 这个 ID 是递增的，所以最新的事务，ID 值越大.

假设当前列表里的事务id为[80,100]。

1.如果你要访问的记录版本的事务id为50，比当前列表最小的id80小，那说明这个事务在之前就提交了，所以对当前活动的事务来说是可访问的。

2.如果你要访问的记录版本的事务id为90,发现此事务在列表id最大值和最小值之间，那就再判断一下是否在列表内，如果在那就说明此事务还未提交，所以版本不能被访问。如果不在那说明事务已经提交，所以版本可以被访问。

3.如果你要访问的记录版本的事务id为110，那比事务列表最大id100都大，那说明这个版本是在ReadView生成之后才发生的，所以不能被访问。