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MySQL InnoDB ACID 实现原理

MySQL 作为一个关系型数据库，以其最常见的 InnoDB 引擎为例，如何保证 ACID？本文将深入探讨其实现方式。

ACID 原子性、一致性、隔离性和持久性

ACID 是数据库事务的核心概念，确保事务的可靠性。具体来说：

• 原子性：事务是最小的执行单位，不允许分割。要么全部成功，要么全部失败。
• 一致性：事务执行前后，数据保持一致。
• 隔离性：并发访问时，一个事务不受其他事务影响。
• 持久性：提交后的数据改变持久，不受数据库故障影响。

隔离性：四种隔离级别

隔离性通过锁和 MVCC 实现。四种隔离级别分别是：

隔离级别与问题

不同隔离级别解决不同问题：

• 脏读：未提交时可读。
• 不可重复读：插入、更新时可能重复读到相同数据。
• 幻读：插入数据后，其他事务可读到幻影行。

锁与MVCC

隔离性主要通过锁和 MVCC 实现：

• 锁：确保写入时互斥，但读时可共享。InnoDB 支持行锁，通过索引项加锁实现。
• MVCC：多版本并发控制，解决幻读问题。

MVCC 实现

InnoDB 行记录包含版本号和回滚指针：

• DATA_TRX_ID：数据行版本号。
• DATA_ROLL_PTR：指向回滚段。

undo log 记录事务前的状态，支持事务回滚。

读视图与幻读解决

每次查询创建读视图，判断数据版本，解决幻读。

原子性与undo log

undo log 记录事务操作，回滚时撤销修改。每个操作（insert、update、delete）都有对应操作。

持久性与redo log

持久性依赖 redo log：

• WAL 技术：先写日志，再更新内存。
• 两阶段提交：确保日志写入磁盘后，事务提交。

Buffer Pool

缓存机制，提升读写效率，但需定期刷脏页到磁盘。

Binlog 与 Redo log

二者区别：

• Redo log 记录物理修改，循环写。
• Binlog 记录逻辑语句，追加写入。

事务提交流程

写入时先写 redo log，再写 binlog，最后提交。

为什么先写 redo log？

避免事务丢失，保证持久性。

一致性

一致性是数据库目标，依赖应用逻辑和 ACID 保证。

总结

MySQL InnoDB 通过锁和 MVCC 实现 ACID，确保事务的可靠性。理解其内存结构和日志机制，能够更好地掌握数据库管理。

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