Mysql中事务ACID的实现原理详解

引言

照例,我们先来一个场景~

面试官:"知道事务的四大特性么?"
你:"懂,ACID嘛,原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)!"
面试官:"你们是用mysql数据库吧,能简单说说innodb中怎么实现这四大特性的么?“
你:"我只知道隔离性是怎么做的balabala~~"
面试官:"还是回去等通知吧~"

OK,回到正题。说到事务的四大特性原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability),懂的人很多。但是稍微涉及细节一点,这四大特性在数据库中的实现原理是怎么样的?那就没有几个人能够答得上来了。因此,我们这篇文章着重讨论一下四大特性在Mysql中的实现原理。

正文

我们以从A账户转账50元到B账户为例进行说明一下ACID,四大特性。

原子性

根据定义,原子性是指一个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。即要么转账成功,要么转账失败,是不存在中间的状态!

如果无法保证原子性会怎么样?

OK,就会出现数据不一致的情形,A账户减去50元,而B账户增加50元操作失败。系统将无故丢失50元~

隔离性

根据定义,隔离性是指多个事务并发执行的时候,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。

如果无法保证隔离性会怎么样?

OK,假设A账户有200元,B账户0元。A账户往B账户转账两次,金额为50元,分别在两个事务中执行。如果无法保证隔离性,会出现下面的情形

如图所示,如果不保证隔离性,A扣款两次,而B只加款一次,凭空消失了50元,依然出现了数据不一致的情形!

ps:可能有细心的读者已经发现了,mysql中是依靠锁来解决隔离性问题。嗯,我们后面来说明。

持久性

根据定义,持久性是指事务一旦提交,它对数据库的改变就应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其有任何影响。

如果无法保证持久性会怎么样?

在Mysql中,为了解决CPU和磁盘速度不一致问题,Mysql是将磁盘上的数据加载到内存,对内存进行操作,然后再回写磁盘。好,假设此时宕机了,在内存中修改的数据全部丢失了,持久性就无法保证。

设想一下,系统提示你转账成功。但是你发现金额没有发生任何改变,此时数据出现了不合法的数据状态,我们将这种状态认为是数据不一致的情形。

一致性

根据定义,一致性是指事务执行前后,数据处于一种合法的状态,这种状态是语义上的而不是语法上的。
那什么是合法的数据状态呢?

oK,这个状态是满足预定的约束就叫做合法的状态,再通俗一点,这状态是由你自己来定义的。满足这个状态,数据就是一致的,不满足这个状态,数据就是不一致的!

如果无法保证一致性会怎么样?

例一:A账户有200元,转账300元出去,此时A账户余额为-100元。你自然就发现了此时数据是不一致的,为什么呢?因为你定义了一个状态,余额这列必须大于0。

例二:A账户200元,转账50元给B账户,A账户的钱扣了,但是B账户因为各种意外,余额并没有增加。你也知道此时数据是不一致的,为什么呢?因为你定义了一个状态,要求A+B的余额必须不变。

实战解答

问题一:Mysql怎么保证一致性的?

OK,这个问题分为两个层面来说。

从数据库层面,数据库通过原子性、隔离性、持久性来保证一致性。也就是说ACID四大特性之中,C(一致性)是目的,A(原子性)、I(隔离性)、D(持久性)是手段,是为了保证一致性,数据库提供的手段。数据库必须要实现AID三大特性,才有可能实现一致性。例如,原子性无法保证,显然一致性也无法保证。

但是,如果你在事务里故意写出违反约束的代码,一致性还是无法保证的。例如,你在转账的例子中,你的代码里故意不给B账户加钱,那一致性还是无法保证。因此,还必须从应用层角度考虑。

从应用层面,通过代码判断数据库数据是否有效,然后决定回滚还是提交数据!

问题二: Mysql怎么保证原子性的?

OK,是利用Innodb的undo log。

undo log名为回滚日志,是实现原子性的关键,当事务回滚时能够撤销所有已经成功执行的sql语句,他需要记录你要回滚的相应日志信息。

例如

  • (1)当你delete一条数据的时候,就需要记录这条数据的信息,回滚的时候,insert这条旧数据
  • (2)当你update一条数据的时候,就需要记录之前的旧值,回滚的时候,根据旧值执行update操作
  • (3)当年insert一条数据的时候,就需要这条记录的主键,回滚的时候,根据主键执行delete操作

undo log记录了这些回滚需要的信息,当事务执行失败或调用了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样子。

ps:具体的undo log日志长啥样,这个可以写一篇文章了。而且写出来,看的人也不多,姑且先这么简单的理解吧。

问题三: Mysql怎么保证持久性的?

OK,是利用Innodb的redo log。

正如之前说的,Mysql是先把磁盘上的数据加载到内存中,在内存中对数据进行修改,再刷回磁盘上。如果此时突然宕机,内存中的数据就会丢失。

怎么解决这个问题?

简单啊,事务提交前直接把数据写入磁盘就行啊。

这么做有什么问题?

  • 只修改一个页面里的一个字节,就要将整个页面刷入磁盘,太浪费资源了。毕竟一个页面16kb大小,你只改其中一点点东西,就要将16kb的内容刷入磁盘,听着也不合理。
  • 毕竟一个事务里的SQL可能牵涉到多个数据页的修改,而这些数据页可能不是相邻的,也就是属于随机IO。显然操作随机IO,速度会比较慢。

于是,决定采用redo log解决上面的问题。当做数据修改的时候,不仅在内存中操作,还会在redo log中记录这次操作。当事务提交的时候,会将redo log日志进行刷盘(redo log一部分在内存中,一部分在磁盘上)。当数据库宕机重启的时候,会将redo log中的内容恢复到数据库中,再根据undo log和binlog内容决定回滚数据还是提交数据。

采用redo log的好处?

其实好处就是将redo log进行刷盘比对数据页刷盘效率高,具体表现如下

  • redo log体积小,毕竟只记录了哪一页修改了啥,因此体积小,刷盘快。
  • redo log是一直往末尾进行追加,属于顺序IO。效率显然比随机IO来的快。

ps:不想具体去谈redo log具体长什么样,因为内容太多了。

问题四: Mysql怎么保证隔离性的?

OK,利用的是锁和MVCC机制。还是拿转账例子来说明,有一个账户表如下

表名t_balance

id user_id balance
1 A 200
2 B 0

其中id是主键,user_id为账户名,balance为余额。还是以转账两次为例,如下图所示

至于MVCC,即多版本并发控制(Multi Version Concurrency Control),一个行记录数据有多个版本对快照数据,这些快照数据在undo log中。

如果一个事务读取的行正在做DELELE或者UPDATE操作,读取操作不会等行上的锁释放,而是读取该行的快照版本。

由于MVCC机制在可重复读(Repeateable Read)和读已提交(Read Commited)的MVCC表现形式不同,就不赘述了。

但是有一点说明一下,在事务隔离级别为读已提交(Read Commited)时,一个事务能够读到另一个事务已经提交的数据,是不满足隔离性的。但是当事务隔离级别为可重复读(Repeateable Read)中,是满足隔离性的。

总结

本文讲了Mysql中事务ACID四大特性的实现原理,希望大家有所收获。

好了,以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,谢谢大家对我们的支持。

(0)

相关推荐

  • NodeJs使用Mysql模块实现事务处理实例

    依赖模块: 1. mysql:https://github.com/felixge/node-mysql npm install mysql --save 2. async:https://github.com/caolan/async npm install async --save (ps: async模块可换成其它Promise模块如bluebird.q等) 因为Node.js的mysql模块本身对于事务的封装过于简单,而且直接使用会有很严重callback hell,故我们封装了两个方法

  • PHP+Mysql基于事务处理实现转账功能的方法

    本文实例讲述了PHP+Mysql基于事务处理实现转账功能的方法.分享给大家供大家参考.具体如下: <?php header("Content-Type:text/html;charset=utf-8"); $mysqli=new mysqli("localhost","root","","test"); if(mysqli_connect_errno()) { printf("连接失败:%s

  • PHP中实现MySQL嵌套事务的两种解决方案

    一.问题起源 在MySQL的官方文档中有明确的说明不支持嵌套事务: 复制代码 代码如下: Transactions cannot be nested. This is a consequence of the implicit commit performed for any current transaction when you issue a START TRANSACTION statement or one of its synonyms. 但是在我们开发一个复杂的系统时难免会无意中在

  • php实现mysql事务处理的方法

    本文实例讲述了php实现mysql事务处理的方法.分享给大家供大家参考.具体分析如下: 要实现本功能的条件是环境 mysql 5.2 /php 5 支持事务的table 类型,需要InnoDB,有了这些条件你就可以做上面的实现了,这个事物回滚操作是大项目经常用到的,像银行,电子商务等都会用到,有需要的朋友可以参考一下. 近期项目软件升级到支持事务处理,做个示例供大家学习参考. 环境 mysql 5.2 /php 5 支持事务的table 类型 需要InnoDB php mysql 事务处理实现程

  • 利用mysql事务特性实现并发安全的自增ID示例

    项目中经常会用到自增id,比如uid,最简单的方法就是用直接用数据库提供的AUTO_INCREMENT,但是如果用户量非常大,几千万,几亿然后需要分表存储的时候呢,这种方案就搞不定了,所以最好有一个全局的自增ID的生成器,不管是否分表,都能从生成器中获取到全局自增的ID. 实现方法应该有很多,不过所有的方案都需要解决一个问题,就是保证在高并发的情景下,数据获取依然正确,每次获取的ID都不会重复. 这里我分享两种利用mysql的innodb的事务特性来实现的方案,一种是实现过了的,另一种没有试验过

  • mysql实现事务的提交和回滚实例

    mysql创建存储过程的官方语法为: 复制代码 代码如下: START TRANSACTION | BEGIN [WORK]COMMIT [WORK] [AND [NO] CHAIN] [[NO] RELEASE]ROLLBACK [WORK] [AND [NO] CHAIN] [[NO] RELEASE]SET AUTOCOMMIT = {0 | 1} 我这里要说明的mysql事务处理多个SQL语句的回滚情况.比如说在一个存储过程中启动一个事务,这个事务同时往三个表中插入数据,每插完一张表需要

  • Mysql中事务ACID的实现原理详解

    引言 照例,我们先来一个场景~ 面试官:"知道事务的四大特性么?" 你:"懂,ACID嘛,原子性(Atomicity).一致性(Consistency).隔离性(Isolation).持久性(Durability)!" 面试官:"你们是用mysql数据库吧,能简单说说innodb中怎么实现这四大特性的么?" 你:"我只知道隔离性是怎么做的balabala~~" 面试官:"还是回去等通知吧~" OK,回到正题

  • 详解MySQL中事务隔离级别的实现原理

    前言 说到数据库事务,大家脑子里一定很容易蹦出一堆事务的相关知识,如事务的ACID特性,隔离级别,解决的问题(脏读,不可重复读,幻读)等等,但是可能很少有人真正的清楚事务的这些特性又是怎么实现的,为什么要有四个隔离级别. 今天我们就先来聊聊MySQL中事务的隔离性的实现原理,后续还会继续出文章分析其他特性的实现原理. 当然MySQL博大精深,文章疏漏之处在所难免,欢迎批评指正. 说明 MySQL的事务实现逻辑是位于引擎层的,并且不是所有的引擎都支持事务的,下面的说明都是以InnoDB引擎为基准.

  • 详解MySQL中事务的持久性实现原理

    前言 说到数据库事务,大家脑子里一定很容易蹦出一堆事务的相关知识,如事务的ACID特性,隔离级别,解决的问题(脏读,不可重复读,幻读)等等,但是可能很少有人真正的清楚事务的这些特性又是怎么实现的,为什么要有四个隔离级别. 在之前的文章我们已经了解了MySQL中事务的隔离性的实现原理,今天就继续来聊一聊MySQL持久性的实现原理. 当然MySQL博大精深,文章疏漏之处在所难免,欢迎批评指正. 说明 MySQL的事务实现逻辑是位于引擎层的,并且不是所有的引擎都支持事务的,下面的说明都是以InnoDB

  • Yii2中事务的使用实例代码详解

    前言 一般我们做业务逻辑,都不会仅仅关联一个数据表,所以,会面临事务问题. 数据库事务(Database Transaction) ,是指作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作,要么完全地执行,要么完全地不执行. 事务处理可以确保除非事务性单元内的所有操作都成功完成,否则不会永久更新面向数据的资源.通过将一组相关操作组合为一个要么全部成功要么全部失败的单元,可以简化错误恢复并使应用程序更加可靠.一个逻辑工作单元要成为事务,必须满足所谓的ACID(原子性.一致性.隔离性和持久性)属性.事务是数据库运

  • spring事务Propagation及其实现原理详解

    本文研究的主要是spring事务Propagation及其实现原理,具体介绍如下. 简介 spring目前已是java开发的一个事实标准,这得益于它的便利.功能齐全.容易上手等特性.在开发过程当中,操作DB是非常常见的操作,而涉及到db,就会涉及到事务.事务在平时的开发过程当中,就算没有注意到,程序正常执行不会有副作用,但如果出现了异常,而又没有处理好事务的话,可能就会出现意想不到的结果.spring在事务方面进行了各种操作的封装,特别是声明式事务的出现,让开发变得更加的舒心.spring对事务

  • mysql中decimal数据类型小数位填充问题详解

    前言 在开发过程中,我们往往会用到decimal数据类型.因为decimal是MySQL中存在的精准数据类型. MySQL中的数据类型有:float,double等非精准数据类型和decimal这种精准. 区别:float,double等非精准类型,在DB中保存的是近似值. Decimal则以字符串的形式保存精确的原始数值. decimal介绍: decimal(a,b) 其中:a指定指定小数点左边和右边可以存储的十进制数字的最大个数,最大精度38.b指定小数点右边可以存储的十进制数字的最大个数

  • c#中String类型的存储原理详解

    在我们正式了解c#中的String类型前,先来判断一下下面代码的结果吧~ String str1 = "123"; String str2 = str1; str2 = "321"; Console.WriteLine(str1); 上面代码的最终输出结果是123,如果有浅学过引用类型的同学一定会问:str2不是在存储的是str1的引用么?那么str2不是和str1指向堆中同一块内存空间么?为什么在引用了str2使其改变数据后再打印出str1最终还是打印出来123?

  • MySQL中replace into与replace区别详解

    目录 0.故事的背景 1.replace into 的使用方法 2.有唯一索引时—replace into & 与replace 效果 3.没有唯一索引时—replace into 与 replace 1).replace函数的具体情况 2).replace into 函数的具体情况 4.replace的用法 本篇为抛砖引玉篇,之前没关注过replace into 与replace 的区别.经过多个场景测试,居然没找到在插入数据的时候两者有什么本质的区别?如果了解详情的伙伴们,请告知留言告知一二

  • Vue中slot插槽作用与原理详解

    目录 1.作用 2.插槽内心 2.1.默认插槽 2.2.具名插槽(命名插槽) 2.3.作用域插槽 实现原理 1.作用 父组件向子组件传递内容 扩展.复用.定制组件 2.插槽内心 2.1.默认插槽 把父组件中的数组,显示在子组件中,子组件通过一个slot插槽标签显示父组件中的数据. 子组件 <template> <div class="slotChild"> <h4>{{msg}}</h4> <slot>这是子组件插槽默认的值&

  • MySQL中的行级锁定示例详解

    前言 锁是在执行多线程时用于强行限定资源访问的同步机制,数据库锁根据锁的粒度可分为行级锁,表级锁和页级锁 行级锁 行级锁是mysql中粒度最细的一种锁机制,表示只对当前所操作的行进行加锁,行级锁发生冲突的概率很低,其粒度最小,但是加锁的代价最大.行级锁分为共享锁和排他锁. 特点: 开销大,加锁慢,会出现死锁:锁定粒度最小,发生锁冲突的概率最大,并发性也高: 实现原理: InnoDB行锁是通过给索引项加锁来实现的,这一点mysql和oracle不同,后者是通过在数据库中对相应的数据行加锁来实现的,

随机推荐