【MySQL】事务的隔离级别是如何实现的

水稻: 菜瓜，听说最近你在复习MySQL方面的知识，想请教一下MySQL的事务？

菜瓜：嗯，最近刚刚看到。事务指的是MySQL中不可拆分的业务单元，具有ACID的属性。

水稻: ACID我知道啊，但是不太懂他的实现，你能说和我聊聊事务在数据库底层是怎么实现的吗？

菜瓜：据我了解，不同的特性底层的实现不一样，主要依赖两种日志和锁来实现

• 先说持久性：我们知道数据的操作会先在内存中完成，那么事务提交后如何保证一定能持久化到磁盘呢
• redo log: 事务在提交前对数据的修改会先写到redo log 中，如果返回事务已提交成功，那么表示redo log已经记录完成。redo log 也有缓冲区，redo log的内存缓冲区大小和磁盘扇区的大小512字节一致，不会出现掉电易失的情况。另外redo log记录的是物理变化，体积很小，且redo log 写磁盘是顺序IO，极快~丝滑
• redo log 和binlog区别：一个是用于做持久化，另一个用作数据恢复和复制

• 原子性，指的是被事务包裹的一组操作要么全部成功，要么全部失败。不会存在执行了一部分，另一部分不执行的情况
  • undo log: MySQL使用undo log实现操作回滚。事务开启后执行的命令都会有一条对应反向的逻辑日志计入undo日志文件中（譬如insert 就会有一条delete）。undo log的持久化会被记录在redo log中（利用redo log 速度快的特性）。一旦发生错误或者回滚的时候，利用undo就可以操作回去

水稻: 那还有一致性和隔离性呢？

菜瓜：一致性和隔离性可以放在一起说，隔离级别的选择就是一致性和隔离性的权衡

• 实现多个事务之间的隔离。一种是锁，另一种是mvcc机制。

水稻：锁我知道，mvcc是什么？

菜瓜：我们把数据库的读操作分为两类，一是当前读，使用锁机制；一是快照读，使用mvcc

• 当前读
  • 数据的修改操作（insert update delete）和查询时显示加锁 select(查询条件后加上 lock in share mode & for update)
  • 会锁住要读取的数据以保障数据的一致
• 快照读 使用的是mvcc机制，就是多版本并发控制。
  • 除当前读之外，普通的select查询为快照读，顾名思义，就是读取的是一个快照版本，以隔离多个事务之间的数据

水稻：能不能仔细说说这个mvcc

菜瓜：可以，它的实现还是依赖undo log来做的

• 在RR RC两种级别下使用。其他两种不需要实现隔离
• 你肯定听说过mysql在RR级别下解决了幻读问题，就是依赖这个来做的
  • 简单来说就是，MySQL维护了一个记录活跃事务id的列表readview
  • undo log是怎么记录的呢。举个栗子
    • innodb的表中存在三个额外的隐藏字段，分别是编辑该条记录的事务id，更改前的undo log的回滚指针，还有一个对我们这个分析不太重要
    • 如果有事务对该记录做了变更，事务id会更新，同时undo log里面会产生新记录，回滚指针字段指向最新的undo log链
    • 通过比较当前事务id和readview中其他事务的id大小来决定自己读取的数据是哪个版本的undo log记录
      • 如果当前事务id比readview中的都小，就说明该条记录没有被其他事务更改。直接读取
      • 如果当前事务id比readview中的都大，沿着undo log链能找到最小事务id指向的undo log，该数据为稳定数据
  • RR级别下利用该机制避免了幻读
  • RC级别下每次都会读取数据的最新记录

总结：

1. 事务的持久性和原子性由Redo log和Undo log实现
2. 隔离性和一致性的权衡由锁机制和MVCC实现

部分内容为自己猜想，如有错误，欢迎指正！

参考文章 

• MySql-Undo及Redo详解 https://blog.csdn.net/aaa821/article/details/80645242
• MySql MVCC 多版本并发控制 https://www.cnblogs.com/paulwang92115/p/12189487.html