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MySQL-SQL InnoDB引擎（中）

作者：程序安全守护者 | 2024-01-14 13:23:22

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前言

上章讲到InnoDB引擎（上）本章继续链接InnoDB引擎（上）

2). 查看没有主键的表 employee

3 事务原理

3.1 事务基础

1). 事务

事务是一组操作的集合，它是一个不可分割的工作单位，事务会把所有的操作作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求，即这些操作要么同时成功，要么同时失败。

2). 特性

原子性（ Atomicity ）：事务是不可分割的最小操作单元，要么全部成功，要么全部失败。

• 一致性（ Consistency ）：事务完成时，必须使所有的数据都保持一致状态。

• 隔离性（ Isolation ）：数据库系统提供的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的独立环

境下运行。

• 持久性（ Durability ）：事务一旦提交或回滚，它对数据库中的数据的改变就是永久的。

那实际上，我们研究事务的原理，就是研究 MySQL 的 InnoDB 引擎是如何保证事务的这四大特性的。

而对于这四大特性，实际上分为两个部分。其中的原子性、一致性、持久化，实际上是由 InnoDB 中的两份日志来保证的，一份是 redo log 日志，一份是 undo log 日志。而持久性是通过数据库的锁，加上 MVCC 来保证的。

我们在讲解事务原理的时候，主要就是来研究一下redolog，undolog以及MVCC。

3.2 redo log

重做日志，记录的是事务提交时数据页的物理修改，是用来实现事务的持久性。

该日志文件由两部分组成：重做日志缓冲（ redo log buffer ）以及重做日志文件（ redo log

file ） , 前者是在内存中，后者在磁盘中。当事务提交之后会把所有修改信息都存到该日志文件中 , 用

于在刷新脏页到磁盘 , 发生错误时 , 进行数据恢复使用。

如果没有 redolog ，可能会存在什么问题的？我们一起来分析一下。

我们知道，在 InnoDB 引擎中的内存结构中，主要的内存区域就是缓冲池，在缓冲池中缓存了很多的数据页。当我们在一个事务中，执行多个增删改的操作时， InnoDB 引擎会先操作缓冲池中的数据，如果缓冲区没有对应的数据，会通过后台线程将磁盘中的数据加载出来，存放在缓冲区中，然后将缓冲池中的数据修改，修改后的数据页我们称为脏页。而脏页则会在一定的时机，通过后台线程刷新到磁盘中，从而保证缓冲区与磁盘的数据一致。而缓冲区的脏页数据并不是实时刷新的，而是一段时间之后将缓冲区的数据刷新到磁盘中，假如刷新到磁盘的过程出错了，而提示给用户事务提交成功，而数据却没有持久化下来，这就出现问题了，没有保证事务的持久性。

那么，如何解决上述的问题呢？在 InnoDB 中提供了一份日志 redo log ，接下来我们再来分析一

下，通过 redolog 如何解决这个问题。

有了 redolog 之后，当对缓冲区的数据进行增删改之后，会首先将操作的数据页的变化，记录在 redolog buffer 中。在事务提交时，会将 redo log buffer 中的数据刷新到 redo log 磁盘文件中。

过一段时间之后，如果刷新缓冲区的脏页到磁盘时，发生错误，此时就可以借助于 redo log 进行数据恢复，这样就保证了事务的持久性。而如果脏页成功刷新到磁盘或或者涉及到的数据已经落盘，此时 redolog 就没有作用了，就可以删除了，所以存在的两个 redolog 文件是循环写的。

那为什么每一次提交事务，要刷新 redo log 到磁盘中呢，而不是直接将 buffer pool 中的脏页刷新

到磁盘呢 ?

因为在业务操作中，我们操作数据一般都是随机读写磁盘的，而不是顺序读写磁盘。而 redo log 在

往磁盘文件中写入数据，由于是日志文件，所以都是顺序写的。顺序写的效率，要远大于随机写。这

种先写日志的方式，称之为 WAL （ Write-Ahead Logging ）。

3.3 undo log

回滚日志，用于记录数据被修改前的信息 , 作用包含两个 : 提供回滚 ( 保证事务的原子性 ) 和

MVCC( 多版本并发控制 ) 。

undo log 和 redo log 记录物理日志不一样，它是逻辑日志。可以认为当 delete 一条记录时， undo

log 中会记录一条对应的 insert 记录，反之亦然，当 update 一条记录时，它记录一条对应相反的

update 记录。当执行 rollback 时，就可以从 undo log 中的逻辑记录读取到相应的内容并进行回滚。

Undo log 销毁： undo log 在事务执行时产生，事务提交时，并不会立即删除 undo log ，因为这些

日志可能还用于 MVCC 。

Undo log 存储： undo log 采用段的方式进行管理和记录，存放在前面介绍的 rollback segment

回滚段中，内部包含 1024 个 undo log segment 。

4 MVCC

4.1 基本概念

1). 当前读

读取的是记录的最新版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。对于我们日常的操作，如： select ... lock in share mode( 共享锁 ) ， select ...

for update 、 update 、 insert 、 delete( 排他锁 ) 都是一种当前读。

测试：

在测试中我们可以看到，即使是在默认的 RR 隔离级别下，事务 A 中依然可以读取到事务 B 最新提交的内容，因为在查询语句后面加上了 lock in share mode 共享锁，此时是当前读操作。当然，当我们加排他锁的时候，也是当前读操作。

2). 快照读

简单的 select （不加锁）就是快照读，快照读，读取的是记录数据的可见版本，有可能是历史数据，不加锁，是非阻塞读。

• Read Committed：每次 select ，都生成一个快照读。

• Repeatable Read ：开启事务后第一个 select 语句才是快照读的地方。

• Serializable ：快照读会退化为当前读。

在测试中 , 我们看到即使事务 B 提交了数据 , 事务 A 中也查询不到。原因就是因为普通的 select 是快照

读，而在当前默认的 RR 隔离级别下，开启事务后第一个 select 语句才是快照读的地方，后面执行相同的 select 语句都是从快照中获取数据，可能不是当前的最新数据，这样也就保证了可重复读。

3). MVCC

全称 Multi-Version Concurrency Control ，多版本并发控制。指维护一个数据的多个版本，

使得读写操作没有冲突，快照读为 MySQL 实现 MVCC 提供了一个非阻塞读功能。 MVCC 的具体实现，还需要依赖于数据库记录中的三个隐式字段、 undo log 日志、 readView 。

接下来，我们再来介绍一下 InnoDB 引擎的表中涉及到的隐藏字段、 undolog 以及 readview ，从

而来介绍一下 MVCC 的原理。

4.2 隐藏字段

4.2.1 介绍

当我们创建了上面的这张表，我们在查看表结构的时候，就可以显式的看到这三个字段。实际上除了这三个字段以外， InnoDB 还会自动的给我们添加三个隐藏字段及其含义分别是：

而上述的前两个字段是肯定会添加的，是否添加最后一个字段 DB_ROW_ID ，得看当前表有没有主键，如果有主键，则不会添加该隐藏字段。

4.2.2 测试

1). 查看有主键的表 stu

进入服务器中的 /var/lib/mysql/itcast/ , 查看 stu 的表结构信息 , 通过如下指令 :

ibd2sdi stu.ibd

查看到的表结构信息中，有一栏 columns ，在其中我们会看到处理我们建表时指定的字段以外，还有额外的两个字段分别是： DB_TRX_ID 、 DB_ROLL_PTR ，因为该表有主键，所以没有 DB_ROW_ID隐藏字段。

2). 查看没有主键的表 employee

建表语句：

create table employee (id int , name varchar(10));

此时，我们再通过以下指令来查看表结构及其其中的字段信息：

ibd2sdi employee.ibd

查看到的表结构信息中，有一栏 columns ，在其中我们会看到处理我们建表时指定的字段以外，还有额外的三个字段分别是： DB_TRX_ID 、 DB_ROLL_PTR 、 DB_ROW_ID ，因为 employee 表是没有指定主键的。

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3 事务原理

3.1 事务基础

1). 事务

2). 特性

3.2 redo log

3.3 undo log

4 MVCC

4.1 基本概念

1). 当前读

2). 快照读

3). MVCC

4.2 隐藏字段

4.2.1 介绍

4.2.2 测试

1). 查看有主键的表 stu

2). 查看没有主键的表 employee

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