事務 · PHP · 看云

**提到事務，我們都了解事務具有4個基本屬性ACID，而通常我們不知道四個屬性的實現，這里我們嘗試對數據庫的事務進行分析，嘗試理解事務的實現。** **事務是并發控制的基本單位**。 ***** ACID四大特性是事務實現的基礎，了解了ACID的實現，我們就清楚了事務的實現。 # 原子性原子性保證了一組操作由多個多個子操作組成，這些子操作要么全部執行，要么全部不執行。 ![](https://box.kancloud.cn/e63344a17ea18c66ed3c10c73392a1b4_733x213.png) ## 日志回滾為了實現原子性，在寫入操作發生異常的時候，對前面已執行的更新操作進行**回滾**。在MySQL中通過 **回滾日志（undo log）** 來實現。事務中所有的修改操作會先記錄到這個回滾日志中，然后寫入數據庫中。比如插入數據時，回滾日志中記錄了insert into user (id) values (1); 回滾數據時需要執行 delete from user where id = 1; 回滾日志時實現了持久性。 ## 事務的狀態事務的狀態只有3中，分別是：Active，Commited，Failed ![](https://box.kancloud.cn/e571893e360e390b1d26a1f144779a56_567x197.png) # 持久性事務的持久性體現在：只要事務被提交，數據一定保存到數據庫中（磁盤）。 ## 重做日志 MySQL通過 **重做日志（redo log）** 來實現事務的持久性。重做日志由兩部分組成，分別是內存中的重做日志緩沖區，磁盤中的重做日志文件。修改數據時的寫入順序如下 1. 從磁盤讀取行記錄寫入內存 2. 內存中的行記錄被更新 3. 更新日志寫入重做日志緩沖區 4. 重做日志緩沖區的內容寫入到重做日志文件 5. 內存中的行記錄更新到磁盤 > 第4，5步在事務 commit 時執行。重做日志以512字節的塊形式保存，跟磁盤扇區大小一致，保證了重做日志寫入磁盤的原子性。 ![](https://box.kancloud.cn/363bd1eea3c32aeedc28ff662c58e4d9_760x302.png) ## 原子性和一致性回滾日志保證了發生錯誤或者需要回滾的事務能夠被成功回滾。重做日志保證了對于已提交事務的修改能夠寫入數據庫，發生意外宕機時，從重寫日志恢復磁盤數據。 # 隔離性 > 用來描述多個事務之間的關系。 **事務并行**產生了臟讀，不可重復讀，幻讀問題。隔離性是以上問題的解決方案。隔離性決定了一個事務里的修改，哪些內容在其他事務里是可見的。隔離級別是隔離性的具體實現策略，分別是： 1. read uncommited （臟讀） 2. read commited （解決了“臟讀“，存在“不可重復讀“） 3. repeatable read （解決了“不可重復讀“，產生了“幻讀“） 4. serializable ![](https://box.kancloud.cn/0291e9930b631cdf9b766a57e10e77d6_851x164.png) ## 臟讀 > 在一個事務中，讀取了其他事務未提交的數據當隔離級別是read uncommited時，session 2 中插入的未提交數據，在session1中可以被訪問 ![](https://box.kancloud.cn/5723f3efb5d965b3a0d61a8bee2b0eeb_845x372.png) ## 不可重復讀 > 在同一個事務中，一行記錄的兩次查詢結果不一致當隔離級別是read commited的情況下，session1中前后兩次查詢的結果不一致。不可重復讀發生的原因是，存儲引擎不會在查詢數據時添加行鎖，鎖定id=3這條記錄。 ![](https://box.kancloud.cn/d6ae1e17204374502dee74dfe8c36df8_844x427.png) ## 幻讀 > 在同一個事務中，讀取了指定范圍的數據集之后，另一個事務往該范圍內插入了新數據由于repeatable read的原因，session1中的兩次查詢得到了同樣的結果，但是插入數據時返回錯誤 ![](https://box.kancloud.cn/7966fdfc447dbf5908bcea0a90ad7389_857x482.png) ## 隔離性（隔離級別）的實現隔離級別是對隔離性的實現，限制同一時刻對共享資源的操作。隔離級別的實現方式有 1. 共享鎖 & 互斥鎖 2. 多版本控制，支持數據被事務更新時對舊版本數據的訪問，顯著提高了讀性能。 ## Next-Key解決幻讀問題 ![](https://box.kancloud.cn/8cc4daa290d181a7a4b68d365f6a8f49_876x418.png) 當我們更新索引列age時，比如 `SELECT * FROM users WHERE age = 25 FOR UPDATE;`，InnoDB不僅鎖定了 (21，25] 區間，還鎖定了 (25, 30] 區間。確保其他事務無法插入age=25的數據。 ## 多版本并發控制為了提升了“重復讀“的讀性能。 InnoDB維護了一個版本號，每啟動一個事務，版本號就加一。表中添加兩列，表示“創建時間“和“過期時間“，用來保存版本號。 CURD操作對這兩列的維護策略如下 * insert：寫入創建時間 * update：更新創建時間，寫入過期時間 * select：創建時間小于等于當前事務的版本號 * delete：寫入過期時間 ## 小結隔離級別“提交讀“解決了“臟讀“問題隔離級別“重復讀“解決了“不可重復讀“問題隔離級別“串行化“解決了“幻讀“問題但由于“串行化“的性能問題，innodb通過Next-key來解決幻讀問題。多版本并發控制提升了“重復讀“讀性能 ## 參考資料 [『淺入深出』MySQL 中事務的實現](https://draveness.me/mysql-transaction) [淺談數據庫并發控制 - 鎖和 MVCC](https://draveness.me/database-concurrency-control)