InnoDB如何保證事務的四大特性

咱們知道事務有四大特性，原子性、一致性、隔離性與持久性。那麼MySQL中的事務是如何保證這些特性的呢？

MySQL的存儲引擎InnoDB使用重作日誌保證一致性與持久性，回滾日誌保證原子性，使用各類鎖來保證隔離性。

重作日誌（redo log）

防止在發生故障的時間點，尚有髒頁未寫入磁盤，在重啓MySQL服務的時候，根據重作日誌進行重作，從而達到事務的持久性這一特性。 重作日誌由兩部分組成，一是內存中的重作日誌緩存，其是易失的；二是重作日誌文件，其是持久的。重作日誌是物理日誌，記錄的是對於每一個頁的修改。事務開始後Innodb存儲引擎先將重作日誌寫入緩存（innodb_log_buffer）中。而後會經過如下三種方式將innodb日誌緩衝區的日誌刷新到磁盤。

1. Master Thread每秒一次執行刷新Innodb_log_buffer到重作日誌文件。
2. 每一個事務提交時會將重作日誌刷新到重作日誌文件。
3. 當重作日誌緩存可用空間少於一半時，重作日誌緩存被刷新到重作日誌文件

當事務提交時，必須先將該事務的全部日誌寫入到重作日誌文件進行持久化。爲了確保每第二天志都寫入重作日誌文件，在每次將日誌緩衝寫入重作日誌文件後，InnoDB存儲引擎都須要調用一次fsync操做。但這也不是絕對的。用戶能夠經過修改innodb_flush_log_at_trx_commoit參數來控制重作日誌刷新到磁盤的策略。參數默認值爲1，表示事務提交時必須調用一次fsync操做。0表示事務提交時，重作日誌緩存並不當即寫入重作日誌文件，而是隨着Master Thread的間隔進行fsync操做。2表示事務提交時將重作日誌寫入重作日誌文件，但僅寫入文件系統的緩存中，不進行fsync操做。 在InnoDB存儲引擎中。重作日誌都是以512字節進行存儲的，稱之爲重作日誌塊，與磁盤扇區大小一致，這意味着重作日誌的寫入能夠保證原子性，不須要doublewrite技術。

回滾日誌（undo log）

事務發生異常須要回滾，這時就須要回滾日誌。回滾日誌不一樣於重作日誌，它是邏輯日誌，對數據庫的修改都邏輯的取消了。當事務回滾時，它實際上作的是與先前相反的工做。對於每一個INSERT，InnoDB存儲引擎都會完成一個DELETE；對於每一個UPDATE，InnoDB存儲引擎都會執行一個相反的UPDATE。

事務開始會依照當前版本生成回滾日誌，事務也可使用回滾日誌實現多版本併發控制來保證事務的隔離性。事務提交後並不會立刻刪除回滾日誌，由於可能還有其它事務須要經過回滾日誌來獲得版本信息。因此事務提交時將回滾日誌放入鏈表中，是否能夠刪除由purge線程判斷。

回到剛剛講的重作日誌，未提交的事務和回滾了的事務也會產生重作日誌。InnoDB存儲引擎會重作全部事務包括未提交的事務和回滾了的事務，而後經過回滾日誌回滾那些未提交的事務。使用這種策略須要回滾日誌在重作日誌以前寫入磁盤，使得持久化變得複雜起來。爲了下降複雜度，InnoDB存儲引擎將回滾日誌做數據，記錄回滾日誌的操做也會記錄到重作日誌中。這樣回滾日誌就能夠像數據同樣緩存起來，而不用在重寫日誌以前寫入磁盤了。

Undo + Redo事務的簡化過程

假設有A、B兩個數據，值分別爲1，2。

1. 事務開始
2. 記錄A=1到undo log
3. 修改A=3
4. 記錄A=3到redo log
5. 記錄B=2到undo log
6. 修改B=4
7. 記錄B=4到redo log
8. 將redo log寫入磁盤
9. 事務提交

二進制日誌（binlog）

在MySQL數據庫中還有一種二進制日誌，其用來基於時間點的還原及主從複製。從表面上來看其和重作日誌很是類似，都是記錄了對於數據庫操做的日誌。可是，從本質上來看有着很是大的不一樣。 首先重作日誌是在InnoDB存儲引擎層產生的，而二進制日誌是在MySQL數據庫的上層產生的。其次，兩種日誌記錄的內容形式不一樣。二進制日誌是一種邏輯日誌，其記錄的是對應的SQL語句。而重作日誌是物理日誌，記錄的是每一個頁的修改。此外，兩種日誌記錄寫入磁盤的時間點不一樣，二進制日誌只在事務提交完成後進行一次寫入，重作日誌在事務進行時不斷地寫入。

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《MySQL技術內幕:InnoDB存儲引擎》

MySQL中的重作日誌（redo log），回滾日誌（undo log），以及二進制日誌（binlog）的簡單總結

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