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mysql ACID 原理

article 2025/9/9 9:56:44

序言：ACID 是一组数据库设计原则，他是业务数据和关键业务程序的可靠性保障。

1、atomicity（原子性）

依赖如下能力

autocommit
commit 
rollback

2、一致性

2.1 double write buffer

1、定义：double write buffer 是一块空间，mysql 将缓冲池的数据写入到此空间，然后 flush 到 mysql 数据存储空间。当 mysql 发生异常退出时，会从这个空间恢复数据。
2、可能问题：double write buffer 会造成两倍磁盘IO 吗？
不会，写入double write buffer 使用OS 调用 fsync()方法，每次写入一块大的 chunk 数据。（顺序 IO）

2.2 crash recovery

mysql 异常恢复分为如下几步进行

2.2.1 tablespace discovery

mysql 启动时会扫描tablespace空间，看是否有表需要 recovery。

2.2.1 redo log application

重要知识：checkpoint（检查点）是 redo log 管理的核心机制之一。它的核心作用是标记哪些数据修改已经持久化到磁盘，从而优化崩溃恢复的效率并回收 redo log 空间

1、redo log 存储方式：redo log，存储物理日志 记录数据页的变化（即第几页第几行变动），用于 mysql 程序异常退出后恢复。
redo log 在磁盘中是一系列文件，在事务成功提交并且写入后会被清理，此空间会重复使用
2、redo log 的写入：写入 redo log buffer，默认事务提交时强制刷盘 innodb_flush_log_at_trx_commit。（可每秒刷盘 0 ，OS 异步刷盘）

在这里插入图片描述

2.2.2 回滚未提交事务

2.2.3 change buffer merge

redo log 中会存储buffer pool 和 change buffer 中的数据，在 redo log 重放时，会根据 checkpoint 位置恢复对应的 change buffer

2.2.4 purge

清除被标记删除的，并且在所有事务中不可见的数据。

3、隔离性

3.1 隔离级别

1、REPEATABLE READ：事务开启时read snapshot，snapshot 在事务执行中不会变化，除非本事务使用 DML语句。 在执行 DQL，DML 语句时会使用 gap lock。这也是REPEATABLE READ减少幻读的核心。
2、READ COMMITTED：每次 read 都是读取最新的 snapshot，在 select，update delete 时根据 where 条件匹配到 row，然后使用 primary key 或者隐藏主键锁住 row，而不会使用 gap lock 锁住间隙。READ COMMITTED确保最终一致性，且会有更好的并发性能。
3、READ UNCOMMITTED：产生脏读，幻读，一般不用。
4、SERIALIZABLE：禁用并发。

3.2 data lock

4、持久性
mysql数据持久性主要和 redo log，double write buffer，bin log 相关联，除此之外，还与 mysq 服务所在的机器相关，如 CPU，OS，hardware。下面从 mysql 自身支持持久性分析：

1、如图可知 Redo Log 和 double write buffer的数据都来自 buffer pool 中的脏页，这两类数据都是以磁盘存储，buffer pool 是内存存储。
2、Redo log 和 double write buffer 都是 mysql 的恢复机制，当 mysql recovery 时首先从 double write buffer 恢复，如果恢复失败或者部分恢复，则会从 redo log 恢复。
3、innodb_flush_log_at_trx 参数的配置会影响 mysql 数据持久性，默认配置 1，Redo log 同步刷盘才返回客户端成功，其他两种情况均可能导致 mysql 丢失数据。
4、mysql server 层还有 bin log，它存储 mysql 事务提交后的每一条逻辑数据（SQL），常用做主从复制和数据同步。
下图是 mysql 写入数据时的流程图

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