這篇文章主要講解了“MySQL保證數(shù)據(jù)一致性的方式”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“MySQL保證數(shù)據(jù)一致性的方式”吧！

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一、MySQL事務(wù)模型ACID

MySQL是一個(gè)多引擎數(shù)據(jù)庫(kù)，其中InnoDB支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)，也是最常用的引擎。下邊就介紹InnoDB的事務(wù)模型

MySQL官方文檔對(duì)事務(wù)是這么描述的“事務(wù)是可以提交或回滾的原子工作單元。當(dāng)事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行多個(gè)更改時(shí)，要么提交事務(wù)時(shí)所有更改都成功，要么回滾事務(wù)時(shí)撤消所有更改。”

“ACID模型是一組數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原則，強(qiáng)調(diào)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和關(guān)鍵應(yīng)用程序的可靠性很重要。MySQL包含與ACID模型緊密結(jié)合的innodb存儲(chǔ)引擎組件，確保數(shù)據(jù)不會(huì)被破壞，結(jié)果不會(huì)被軟件崩潰和硬件故障等異常情況所篡改。當(dāng)您依賴ACID的特性，就不再需要重新發(fā)明一致性檢查和崩潰恢復(fù)機(jī)制。”

ACID模型按照字母拆解分為四大特性

A : atomicity 原子性。原子性是我們對(duì)事務(wù)最直觀的理解：事務(wù)就是一系列的操作，要么全部都執(zhí)行，要么全部都不執(zhí)行。

C : consistency 一致性。數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)不能破壞關(guān)系數(shù)據(jù)的完整性以及業(yè)務(wù)邏輯上的一致性。例如對(duì)銀行轉(zhuǎn)帳事務(wù)，不管事務(wù)成功還是失敗，應(yīng)該保證事務(wù)結(jié)束后ACCOUNTS表中Tom和Jack的存款和不變。

I : isolation 隔離性。在并發(fā)環(huán)境中，當(dāng)不同的事務(wù)同時(shí)操縱相同的數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)事務(wù)都有各自的完整數(shù)據(jù)空間。

D : durability 持久性。只要事務(wù)成功結(jié)束，它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所做的更新就必須永久保存下來。即使發(fā)生系統(tǒng)崩潰，重新啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)后，數(shù)據(jù)庫(kù)還能恢復(fù)到事務(wù)成功結(jié)束時(shí)的狀態(tài)。

二、InnoDB存儲(chǔ)引擎架構(gòu)

下邊這張圖是InnoDB的架構(gòu)，包括兩大部分，內(nèi)存結(jié)構(gòu)（In-Memory Structures）和磁盤上的結(jié)構(gòu)（On-Disk Structures）。

在這張圖中，尤其要關(guān)注“Redo Log”和“Undo Tablespaces”這兩個(gè)區(qū)域，它們跟事務(wù)息息相關(guān)。 

內(nèi)存結(jié)構(gòu)（In-Memory Structures）更多的目的是在提高性能，因此本文不會(huì)過多關(guān)注。如果感興趣，可以訪問MySQL的官方網(wǎng)站www.mysql.com

“Undo Tablespaces”包含Undo Log（撤消日志），Undo Log是撤消日志記錄的集合，其中包含如何撤消事務(wù)對(duì)聚集索引記錄的最新更改的信息。Undo Log存在于撤消日志段中，這些日志段包含在回滾段中。

MySQL事務(wù)的四個(gè)特性中ACD三個(gè)特性是通過Redo Log（重做日志）和Undo Log 實(shí)現(xiàn)的，而 I（隔離性）是通過Lock（鎖）來實(shí)現(xiàn)。

三、普及個(gè)概念MVCC

MVCC，Multi-Version Concurrency Control，多版本并發(fā)控制。這項(xiàng)技術(shù)使得InnoDB的事務(wù)隔離級(jí)別下執(zhí)行一致性讀操作有了保證，換言之，就是為了查詢一些正在被另一個(gè)事務(wù)更新的行，并且可以看到它們被更新之前的值。這是一個(gè)可以用來增強(qiáng)并發(fā)性的強(qiáng)大技術(shù)，查詢不用等待另一個(gè)事務(wù)釋放鎖。這項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫(kù)，例如Oracle，PostgreSQL。當(dāng)然也有一些數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品以及mysql的其它存儲(chǔ)引擎不支持它。

看一看MVCC機(jī)制的示意圖，圖下邊會(huì)給出文字解釋 

圖中底部橫軸是時(shí)間，縱向的箭頭用來標(biāo)記增、刪、改、查發(fā)生的時(shí)刻。尤其注意時(shí)間軸上方兩條色塊，代表數(shù)據(jù)的兩個(gè)版本V1、V2。為了醒目，我把V1、V2用紅色方框圈了起來（多版本的體現(xiàn)）。從左向右解讀這張圖

1、T1事務(wù)插入數(shù)據(jù)a=3，然后提交，生成了數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的V1版本

2、T2事務(wù)開始讀取a數(shù)據(jù)，讀取會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，由于開始讀取的時(shí)刻，只有V1版本，所以最終T2讀到a=3

3、T2讀取過程中，T3對(duì)數(shù)據(jù)a進(jìn)行修改，a=4，生成a數(shù)據(jù)的V2版本，但此時(shí)并未提交，因此生效的是V1版本數(shù)據(jù)。

4、T3修改提交之前，T4讀取a數(shù)據(jù)，由于此時(shí)V1版本數(shù)據(jù)生效，因此，T4讀到a=3

5、T3提交a=4的修改，V1版本數(shù)據(jù)失效，V2生效。a的值變?yōu)?

6、T5讀取a的值，讀到V2版本，a=4

至此，MVCC的概念就搞明白了，那么MySQL是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？

四、InnoDB多版本的實(shí)現(xiàn)

1、三個(gè)隱藏字段

在內(nèi)部，InnoDB向數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的每一行數(shù)據(jù)添加三個(gè)字段。

（1）DB_TRX_ID字段，6字節(jié)。表示插入或更新行的最后一個(gè)事務(wù)的事務(wù)標(biāo)識(shí)符。此外，刪除在內(nèi)部被視為更新，其中行中的特殊位被設(shè)置為將其標(biāo)記為已刪除。

（2）DB_ROLL_PTR字段，7字節(jié)，叫做回滾指針（roll pointer）。回滾指針指向?qū)懭牖貪L段的撤消日志（Undo Log）。如果行已更新，則撤消日志包含重建更新前該行內(nèi)容所需的信息。

（3）DB_ROW_ID字段，6字節(jié)。包含一個(gè)隨著新行插入而單調(diào)增加的行ID，如果innodb自動(dòng)生成聚集索引，則該索引包含行ID值。否則，DB_ROW_ID列不會(huì)出現(xiàn)在任何索引中。

2、多版本產(chǎn)生過程

以新增一條記錄并對(duì)該記錄進(jìn)行2次修改來說明具體實(shí)現(xiàn) 

這條記錄有3個(gè)隱含字段（前面已經(jīng)介紹），分別應(yīng)對(duì)行的ID、事務(wù)號(hào)和回滾指針。

當(dāng)插入的是一條新數(shù)據(jù)時(shí)，記錄上對(duì)應(yīng)的回滾段指針為NULL 

這個(gè)過程做了以下幾件事

• 用排他鎖鎖定該行

• 把該行修改前的值拷貝到Undo Log中

• 修改當(dāng)前行的值，填寫事務(wù)編號(hào)，使回滾指針指向Undo Log中的修改前的行

• 記錄Redo Log，包括Undo Log中的變化 

多次更新后，回滾指針會(huì)把不同版本的記錄串在一起。在InnoDB中存在purge線程，它會(huì)查詢那些比現(xiàn)在最老的活動(dòng)事務(wù)還早的Undo Log，并刪除它們，從而保證Undo Log文件不至于無限增長(zhǎng)。

3、提交與回滾

當(dāng)事務(wù)正常提交時(shí)，InnoDB只需要更改事務(wù)狀態(tài)為commit即可，不需要做其他額外的工作

回滾（rollback）需要根據(jù)當(dāng)前回滾指針從Undo Log中找出事務(wù)修改前的版本，并恢復(fù)。如果事務(wù)影響的行非常多，回滾則可能會(huì)很慢，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值沒提交的事務(wù)行數(shù)在1000~10000之間，InnoDB效率還是非常高的（唐成-數(shù)據(jù)庫(kù)多版本實(shí)現(xiàn)內(nèi)幕）。

commit效率高，rollback代價(jià)大

4、可見性

事務(wù)隔離是數(shù)據(jù)庫(kù)處理的基礎(chǔ)之一，隔離是縮寫ACID中的I。隔離級(jí)別是當(dāng)多個(gè)事務(wù)同時(shí)進(jìn)行更改和執(zhí)行查詢時(shí)，微調(diào)性能、可靠性、一致性和結(jié)果再現(xiàn)性之間的平衡的設(shè)置。

InnoDB提供SQL1992標(biāo)準(zhǔn)定義的四個(gè)隔離級(jí)別，READ UNCOMMITTED（未提交讀）, READ COMMITTED（已提交讀）, REPEATABLE READ（可重復(fù)讀）, and SERIALIZABLE（可串行化）。默認(rèn)的是REPEATABLE READ

每種隔離級(jí)別具體的意義可以百度查到，實(shí)現(xiàn)原理深入進(jìn)去比較復(fù)雜。注意到每條數(shù)據(jù)隱藏的事務(wù)ID字段DB_TRX_ID有時(shí)序性，理論上可以根據(jù)一些策略，借助這個(gè)字段來實(shí)現(xiàn)與隔離級(jí)別相關(guān)的功能。事實(shí)上InnoDB也是這么做的。當(dāng)然這個(gè)功能還涉及很多鎖的問題，這里不再展開。

MySQL官方文檔在“鎖和事務(wù)模型”這一章節(jié)開始就介紹了InnoDB的鎖，截個(gè)目錄，感興趣可以去讀一下。 

感謝各位的閱讀，以上就是“MySQL保證數(shù)據(jù)一致性的方式”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)MySQL保證數(shù)據(jù)一致性的方式這一問題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是創(chuàng)新互聯(lián)，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！

名稱欄目：MySQL保證數(shù)據(jù)一致性的方式
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