說起MySQL事務(wù)處理的四大特性，相信大家都可以張口就來：ACID！
那 MySQL是如何實(shí)現(xiàn)ACID的？每種特性的原理又是如何實(shí)現(xiàn)的？
今天，本文筆者主要探討MYSQL InnoDB引擎下的ACID實(shí)現(xiàn)原理，對(duì)事務(wù)、鎖以及隔離級(jí)別等內(nèi)容統(tǒng)一進(jìn)行回顧一下。
1、ACID特性
原子性（Atomicity）
單個(gè)事務(wù)，為一個(gè)不可分割的最小工作單元，整個(gè)事務(wù)中的所有操作要么全部commit成功，要么全部失敗rollback，對(duì)于一個(gè)事務(wù)來說，不可能只執(zhí)行其中的一部分SQL操作，這就是事務(wù)的原子性。
一致性(Consistency)
數(shù)據(jù)庫(kù)總是從一個(gè)一致性的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另外一個(gè)一致性的狀態(tài)。在前面的例子中， 一致性確保了，即使在執(zhí)行第三、四條語(yǔ)句之間時(shí)系統(tǒng)崩潰，信用卡賬戶也不會(huì)損 失100塊，因?yàn)槭聞?wù)最終沒有提交，所以事務(wù)中所做的修改也不會(huì)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，保證數(shù)據(jù)一致性。
隔離性(Isolation)
通常來說，一個(gè)事務(wù)所做的修改在最終提交以前，對(duì)其他事務(wù)是不可見（隔離）的。避免多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行的時(shí)候不會(huì)互相干擾。
持久性（Durability）
一旦事務(wù)提交，則其所做的修改就會(huì)永久保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，之后的其他操作或故障都不會(huì)對(duì)事務(wù)的結(jié)果產(chǎn)生影響。
2、ACID 具體實(shí)現(xiàn)
原子性：通過undolog來實(shí)現(xiàn)。
持久性：通過binlog、redolog來實(shí)現(xiàn)。
隔離性：通過（讀寫鎖+MVCC）來實(shí)現(xiàn)。
一致性：MySQL通過原子性、持久性、隔離性最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性。
對(duì)MySQL來說，邏輯備份日志（binlog）、重做日志（redolog）、回滾日志（undolog）、鎖技術(shù) + MVCC就是MySQL實(shí)現(xiàn)事務(wù)的基礎(chǔ)。
2.1 原子性原理
事務(wù)通常是以BEGIN TRANSACTION 開始，以 COMMIT 或 ROLLBACK 結(jié)束。
COMMIT 表示提交，即提交事務(wù)的所有操作并持久化到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
ROLLBACK表示回滾，即在事務(wù)中運(yùn)行的過程中發(fā)生了某種故障，事務(wù)不能繼續(xù)執(zhí)行，系統(tǒng)將事務(wù)中對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所有已完成的操作全部撤銷，回滾到事務(wù)開始時(shí)的狀態(tài)，這里的操作指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新操作（查詢操作忽略）。這時(shí)候需要用到 undolog 來進(jìn)行回滾。
undolog：
每條數(shù)據(jù)變更（INSERT/UPDATE/DELETE/REPLACE）等操作都會(huì)生成一條undolog記錄，在SQL執(zhí)行前先于數(shù)據(jù)持久化到磁盤。
insert語(yǔ)句，回滾時(shí)會(huì)執(zhí)行 delete；
delete語(yǔ)句，回滾時(shí)會(huì)執(zhí)行insert；
update語(yǔ)句，回滾時(shí)便執(zhí)行相反的update，把數(shù)據(jù)改回來。
當(dāng)事務(wù)需要回滾時(shí)，MySQL會(huì)根據(jù)回滾日志對(duì)事務(wù)中已執(zhí)行的SQL做逆向操作，比如 DELETE 一行數(shù)據(jù)的逆向操作就是再把這行數(shù)據(jù) INSERT回去，其他操作同理。
undolog記錄事務(wù)開始前老版本數(shù)據(jù)，用于實(shí)現(xiàn)回滾，保證原子性，實(shí)現(xiàn)MVCC，會(huì)將數(shù)據(jù)修改前的舊版本保存在undolog，然后行記錄有個(gè)隱藏字段回滾指針指向老版本。
2.2 持久性原理
我們知道，MySQL表數(shù)據(jù)是持久化到磁盤中的，但如果所有操作都去操作磁盤，等并發(fā)上來了，那處理效率無法保證，因此引入了緩沖池(Buffer Pool)的概念，Buffer Pool 中包含了磁盤中部分?jǐn)?shù)據(jù)頁(yè)的映射，可以當(dāng)做緩存來用；這樣當(dāng)修改表數(shù)據(jù)時(shí)，我們把操作記錄先寫到Buffer Pool中，并標(biāo)記事務(wù)已完成，等MySQL空閑時(shí)，再把更新操作持久化到磁盤里，從而大大緩解了MySQL并發(fā)壓力。
MYSQL的持久性便是由redo log來保證。
redo log
是一種物理日志，作用：會(huì)記錄事務(wù)開啟后對(duì)數(shù)據(jù)做的修改，crash-safe。
它類似于一個(gè)卸貨的小推車，我們?nèi)羰敲啃兑患锲肪湍弥ト霂?kù)，那豈不是特浪費(fèi)時(shí)間，若有一個(gè)小推車，我們將貨物首先存放在小推車，當(dāng)推車滿了再往庫(kù)里存，可以大大提升效率。
其實(shí)就是MySQL里經(jīng)常說到的WAL技術(shù)，WAL的全稱是Write-Ahead Logging，它的關(guān)鍵點(diǎn)就是先寫日志，再寫磁盤，也就是先裝小推車，等不忙的時(shí)候再裝庫(kù)。
特性：空間一定，寫完后會(huì)循環(huán)寫，有兩個(gè)指針write pos指向當(dāng)前記錄位置，checkpoint指向?qū)⒉脸奈恢茫瑀edolog相當(dāng)于是個(gè)取貨小車，貨物太多時(shí)來不及一件一件入庫(kù)太慢了這樣，就先將貨物放入小車，等到貨物不多或則小車滿了或則店里空閑時(shí)再將小車貨物送到庫(kù)房。用于crash-safe，數(shù)據(jù)庫(kù)異常斷電等情況可用redo log恢復(fù)。
以下只作了解：
寫入流程：先寫redo log buffer，然后wite到文件系統(tǒng)的page cache，此時(shí)并沒有持久化，然后fsync持久化到磁盤
寫入策略：根據(jù)innodb_flush_log_at_trx_commit參數(shù)控制（innodb以事務(wù)的什么提交方式刷新日志）
0——>事務(wù)提交時(shí)只把redo log留在redo log buffer
1——>將redo log直接持久化到磁盤（所以有個(gè)雙“1”配置，后面會(huì)講）
2——>只是把redo log寫到page cache
2.3 隔離性原理
MYSQL有四種隔離級(jí)別，用來解決存在的并發(fā)問題：臟讀、幻讀、不可重復(fù)讀。
那么不同隔離級(jí)別，隔離性是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？
一句話：鎖+MVCC。
鎖
表鎖：讀鎖（不會(huì)阻塞其他線程的讀操作，阻塞寫操作）；寫鎖（讀寫操作都阻塞）
行鎖：需要的時(shí)候加上，并不是馬上釋放，等事務(wù)提交才釋放，兩階段鎖協(xié)議
鎖的類型
間隙鎖-gap lock：鎖定區(qū)間范圍，防止幻讀，左開右開，只在可重復(fù)讀隔離級(jí)別下生效—|—為了阻止多個(gè)事務(wù)將記錄插入到同一范圍內(nèi)，而這會(huì)導(dǎo)致幻讀問題的產(chǎn)生
記錄鎖-record Lock：鎖定行記錄，索的索引，索引失效，為表鎖
臨鍵鎖-next-key Lock：record lock+gap lock 左開右閉（解決幻讀）
鎖的模式
select .... for update （持有寫鎖，別的不可加讀鎖，也不可加寫鎖）
select .... lock in share mode（持有讀鎖，別的可以再加讀鎖，不可加寫鎖）
共享鎖-讀鎖-S鎖
排他鎖-寫鎖-X鎖
意向鎖：讀意向鎖+寫意向鎖
自增鎖
全局鎖：全庫(kù)邏輯備份
死鎖：兩個(gè)或多個(gè)事務(wù)在同一資源上相互占用，并請(qǐng)求加鎖時(shí)，造成相互等待，無限阻塞
MVCC：實(shí)現(xiàn)多版本并發(fā)控制，實(shí)現(xiàn)原理：使用版本鏈+Read View
讀已提交和可重復(fù)讀實(shí)現(xiàn)原理就是MVCC Read View不同的生成時(shí)機(jī)。可重復(fù)讀只在事務(wù)開始時(shí)生成一個(gè)Read View，之后都用的這個(gè)；讀已提交每次執(zhí)行前都會(huì)生成Read View。
2.4 一致性原理
一致性是事務(wù)追求的最終目標(biāo)，前文所述的原子性、持久性和隔離性，其實(shí)都是為了保證數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)的一致性，數(shù)據(jù)庫(kù)中的增刪改操作，使數(shù)據(jù)庫(kù)不斷從一個(gè)一致性的狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)一致性的狀態(tài)。
總結(jié)
事務(wù)該回滾的回滾，該提交的提交，提交后該持久化磁盤的持久化磁盤，該寫緩沖池的寫緩沖池+寫日志。
對(duì)于數(shù)據(jù)可見性，通過四種隔離級(jí)別進(jìn)行控制，使得庫(kù)表中的有效數(shù)據(jù)范圍可控，保證業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的正確性的前提下，進(jìn)而提高并發(fā)程度，支撐服務(wù)高QPS的穩(wěn)定運(yùn)行，保證數(shù)據(jù)的一致性，這就是咱們說個(gè)不停的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)ACID四大特性。
