MySQL - 事务原理
<h3 id="一概述">一、概述</h3><h4 id="11-什么是事务">1.1 什么是事务？</h4>
<p>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</p>
<h4 id="12-事务的特性acid">1.2 事务的特性：ACID</h4>
<ul>
<li>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</li>
<li>一致性（Consistency）：事务完成时候，必须使所有的数据都保持一直状态</li>
<li>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</li>
<li>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</li>
</ul>
<h4 id="13-事务四大特性的实现">1.3 事务四大特性的实现</h4>
<p><img src="https://img2024.cnblogs.com/blog/3573751/202508/3573751-20250819162211145-241632958.png" alt="image" loading="lazy"></p>
<blockquote>
<p>原子性/一致性/持久性：通过Redo Log和Undo Log实现<br>
隔离性：通过锁+MVCC实现</p>
</blockquote>
<h3 id="二redo-log重做日志">二、Redo Log（重做日志）</h3>
<p>Redo Log主要用来实现四大特性中的"持久性"</p>
<blockquote>
<p>重做日志，记录的是事务提交时数据页的物理修改，该日志文件由两部分组成：<code>重做日志缓冲（redo log buffer）</code>以及<code>重做日志文件（redo log file）</code>，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</p>
</blockquote>
<p><img src="https://img2024.cnblogs.com/blog/3573751/202508/3573751-20250819162501057-1642010186.png" alt="image" loading="lazy"></p>
<ol>
<li>客户端发起UPDATE/DELETE请求到InnoDB存储引擎 Buffer Pool缓冲池</li>
<li>判断缓冲池中是否存在数据，如果有，则直接进行修改，如果没有，则通过后台线程读取磁盘中的数据文件到缓冲池</li>
<li>在缓冲池直接进行SQL操作，这时候Buffer Pool中是更新好的数据，数据文件中是老的数据，我们称Buffer Pool中的页为脏页</li>
<li>将增删改的数据现记录到Redo Log Buffer中，里面记录的是数据页的物理变化</li>
<li>事务提交时，将Redo Log Buffer中的变化刷新到磁盘当中，生成Redo Log日志文件</li>
<li>过一定时间，进行脏页刷新</li>
</ol>
<h4 id="21-redo-log的实现">2.1 Redo Log的实现</h4>
<ul>
<li><strong>物理日志：</strong> Redo Log 是物理日志，记录的是物理数据页的更改，而不是 SQL 操作或逻辑操作。它记录了数据库物理块的变更，比如某个数据页上某条记录的修改。</li>
<li><strong>WAL（Write-Ahead Logging）机制：</strong> InnoDB 采用 WAL 机制，即先写日志，再写磁盘。每次事务提交时，InnoDB 会将 Redo Log 先写入磁盘，而后再慢慢将实际修改的数据写入磁盘。</li>
<li><strong>循环写机制：</strong> Redo Log 采用固定大小的循环写机制。当日志写满时，会从头开始重新写。因此，在系统运行时，InnoDB 会定期将日志应用到数据页，并将脏页（即被修改但还未写入磁盘的数据页）刷新到磁盘。</li>
</ul>
<h4 id="22-为什么要先把redo-log刷新到磁盘当中">2.2 为什么要先把Redo Log刷新到磁盘当中？</h4>
<p>分为两种场景：<br>
场景一：如果过一定时间在刷新脏页，如果刷新失败，则无法保证数据的持久性<br>
场景二：如果每次写入都直接刷新到磁盘，这样存在严重的性能问题</p>
<blockquote>
<p>如果直接刷新，涉及大量的随机磁盘IO，性能比较低，如果用到Redo Log，不会直接刷新脏页，Redo Log日志文件是追加写入，顺序磁盘IO</p>
</blockquote>
<h4 id="23-redo-log的使用场景">2.3 Redo Log的使用场景</h4>
<ul>
<li><strong>崩溃恢复：</strong> 当数据库崩溃后，通过重启，MySQL 可以根据 Redo Log 恢复所有已提交的事务。这是 MySQL 保证事务持久性的关键机制。</li>
<li><strong>提高性能：</strong> 因为 Redo Log 可以先于数据页写入磁盘，数据库无需每次事务提交时都立即写入数据页，从而显著提高了写操作的性能。数据页的写入可以在稍后的时间由后台线程异步完成。</li>
</ul>
<h3 id="三undo-log回滚日志">三、Undo Log（回滚日志）</h3>
<p>Undo Log主要用来实现四大特性中的"原子性"</p>
<blockquote>
<p>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</p>
</blockquote>
<p><strong>undo log销毁：</strong> 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<br>
<strong>undo log存储：</strong> undo log采用段的方式进行管理和记录，存存放在前面介绍的rollback segment回滚段中，内部包含1024个undo log segment</p>
<h4 id="31-undo-log的实现">3.1 Undo Log的实现</h4>
<ul>
<li><strong>逻辑日志：</strong> Undo Log是一种逻辑日志，记录的是逻辑上的修改操作，它并不会直接记录每次操作的物理存储修改，而是记录修改前的数据</li>
<li><strong>链表结构：</strong> InnoDB存储引擎会为每条记录维护一条Undo Log记录，并以链表的方式串联起来，如果事务需要回滚，MySQL会沿着Undo Log链表进行逐条回滚，直至恢复到事务开始时的状态</li>
<li><strong>Undo Log记录类型：</strong>
<ul>
<li><strong>对于<code>INSERT</code>操作：</strong> Undo Log记录的是“删除”操作，因为如果事务回滚，需要撤销插入的数据</li>
<li><strong>对与<code>DELETE</code>操作：</strong> Undo Log记录的是“插入”操作，用来恢复被删除的数据</li>
<li><strong>对于<code>UPDATE</code>操作：</strong> Undo Log记录的是修改前的旧值，用来恢复原来的值</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h4 id="32-使用场景">3.2 使用场景</h4>
<ul>
<li><strong>事务回滚：</strong> 当事务执行失败或用户显式要求回滚时，Undo Log 会将所有修改的数据恢复到事务开始前的状态</li>
<li><strong>MVCC（多版本并发控制）：</strong> Undo Log 也用于实现 MVCC 机制，不同事务可能在不同时间看到不同版本的数据，这些版本的数据就是由 Undo Log 提供的。这样，未提交的事务修改对其他事务是不可见的，帮助实现隔离性</li>
</ul>
<h3 id="四redo-log和undo-log的区别">四、Redo Log和Undo Log的区别</h3>
<table>
<thead>
<tr>
<th><strong>对比项</strong></th>
<th><strong>Undo Log</strong></th>
<th><strong>Redo Log</strong></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td><strong>作用</strong></td>
<td>记录数据的旧值，用于回滚事务</td>
<td>记录数据的修改，用于恢复已提交的事务</td>
</tr>
<tr>
<td><strong>日志类型</strong></td>
<td>逻辑日志，记录逻辑操作</td>
<td>物理日志，记录数据页的物理修改</td>
</tr>
<tr>
<td><strong>实现机制</strong></td>
<td>链表结构，逐条回滚</td>
<td>固定大小的循环写机制，WAL 策略</td>
</tr>
<tr>
<td><strong>使用场景</strong></td>
<td>事务回滚、多版本并发控制（MVCC）</td>
<td>崩溃恢复、保证数据持久性</td>
</tr>
<tr>
<td><strong>何时写入磁盘</strong></td>
<td>修改数据时记录，但无需立即写入磁盘</td>
<td>事务提交时必须写入磁盘</td>
</tr>
<tr>
<td><strong>涉及的 ACID 特性</strong></td>
<td>原子性、隔离性</td>
<td>持久性</td>
</tr>
</tbody>
</table><br><br>
来源：https://www.cnblogs.com/jiamiing/p/19046987
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