目錄
redo log 與 undo log介紹
1. redo log，什麼是redo log?
redo log 有什麼作用？
2.undo log,什麼是undo log?
undo log 有什麼作用？
mysql鎖技術以及mvcc基礎
2. mvcc基礎
事務的實作
總結
前言：最近學習了關于mysql的事務機制，然後做個總結！
事務想要做到什麼效果？
按我了解，無非是要做到可靠性以及并發處理
可靠性：資料庫要保證當insert或update操作時抛異常或者資料庫crash的時候需要保障資料的操作前後的一緻，想要做到這個，我需要知道我修改之前和修改之後的狀态，是以就有了undo log和redo log。
并發處理：也就是說當多個并發請求過來，并且其中有一個請求是對資料修改操作的時候會有影響，為了避免讀到髒資料，是以需要對事務之間的讀寫進行隔離，至于隔離到啥程度得看業務系統的場景了，實作這個就得用mysql 的隔離級别。
下面我首先講實作事務功能的三個技術，分别是日志檔案(redo log 和 undo log)，鎖技術以及mvcc，然後再講事務的實作原理，包括原子性是怎麼實作的，隔離型是怎麼實作的等等。最後在做一個總結，希望大家能夠耐心看完。
redo log叫做重做日志，是用來實作事務的持久性。該日志檔案由兩部分組成：重做日志緩沖（redo log buffer）以及重做
mysql 為了提升性能不會把每次的修改都實時同步到磁盤，而是會先存到boffer pool(緩沖池)裡頭，把這個當作緩存來用。然後使用背景線程去做緩沖池和磁盤之間的同步。
那麼問題來了，如果還沒來的同步的時候當機或斷電了怎麼辦？還沒來得及執行上面圖中紅色的操作。這樣會導緻丢部分已送出事務的修改資訊！
是以引入了redo log來記錄已成功送出事務的修改資訊，并且會把redo log持久化到磁盤，系統重新開機之後在讀取redo log恢複最新資料。
總結：
redo log是用來恢複資料的 用于保障，已送出事務的持久化特性
undo log 叫做復原日志，用于記錄資料被修改前的資訊。他正好跟前面所說的重做日志所記錄的相反，重做日志記錄資料被修改後的資訊。undo log主要記錄的是資料的邏輯變化，為了在發生錯誤時復原之前的操作，需要将之前的操作都記錄下來，然後在發生錯誤時才可以復原。
還用上面那兩張表
每次寫入資料或者修改資料之前都會把修改前的資訊記錄到 undo log。
undo log 記錄事務修改之前版本的資料資訊，是以假如由于系統錯誤或者rollback操作而復原的話可以根據undo log的資訊來進行復原到沒被修改前的狀态。
undo log是用來復原資料的用于保障 未送出事務的原子性
1. mysql鎖技術
當有多個請求來讀取表中的資料時可以不采取任何操作，但是多個請求裡有讀請求，又有修改請求時必須有一種措施來進行并發控制。不然很有可能會造成不一緻。
讀寫鎖
解決上述問題很簡單，隻需用兩種鎖的組合來對讀寫請求進行控制即可，這兩種鎖被稱為：
共享鎖(shared lock),又叫做"讀鎖"
讀鎖是可以共享的，或者說多個讀請求可以共享一把鎖讀資料，不會造成阻塞。
排他鎖(exclusive lock),又叫做"寫鎖"
寫鎖會排斥其他所有擷取鎖的請求，一直阻塞，直到寫入完成釋放鎖。
通過讀寫鎖，可以做到讀讀可以并行，但是不能做到寫讀，寫寫并行事務的隔離性就是根據讀寫鎖來實作的！！！這個後面再說。
mvcc (multiversion concurrency control) 叫做多版本并發控制。
以上片段摘自《高性能mysql》這本書對mvcc的定義。他的主要實作思想是通過資料多版本來做到讀寫分離。進而實作不加鎖讀進而做到讀寫并行。
mvcc在mysql中的實作依賴的是undo log與read view
undo log :undo log 中記錄某行資料的多個版本的資料。
read view :用來判斷目前版本資料的可見性
前面講的重做日志，復原日志以及鎖技術就是實作事務的基礎。
事務的原子性是通過 undo log 來實作的
事務的持久性性是通過 redo log 來實作的
事務的隔離性是通過 (讀寫鎖+mvcc)來實作的
而事務的終極大 boss 一緻性是通過原子性，持久性，隔離性來實作的！！！
原子性，持久性，隔離性折騰半天的目的也是為了保障資料的一緻性！總之，acid隻是個概念，事務最終目的是要保障資料的可靠性，一緻性。
1.原子性的實作
什麼是原子性：
一個事務必須被視為不可分割的最小工作機關，一個事務中的所有操作要麼全部成功送出，要麼全部失敗復原，對于一個事務來說不可能隻執行其中的部分操作，這就是事務的原子性。
上面這段話取自《高性能mysql》這本書對原子性的定義，原子性可以概括為就是要實作要麼全部失敗，要麼全部成功。
以上概念相信大家夥兒都了解，那麼資料庫是怎麼實作的呢？就是通過復原操作。
所謂復原操作就是當發生錯誤異常或者顯式的執行rollback語句時需要把資料還原到原先的模樣，是以這時候就需要用到undo log來進行復原，接下來看一下undo log在實作事務原子性時怎麼發揮作用的
1.1 undo log 的生成
假設有兩個表 bank和finance，表中原始資料如圖所示，當進行插入，删除以及更新操作時生成的undo log如下面圖所示：
從上圖可以了解到資料的變更都伴随着復原日志的産生：
(1) 産生了被修改前資料(zhangsan,1000) 的復原日志
(2) 産生了被修改前資料(zhangsan,0) 的復原日志
根據上面流程可以得出如下結論：
每條資料變更(insert/update/delete)操作都伴随一條undo log的生成,并且復原日志必須先于資料持久化到磁盤上
所謂的復原就是根據復原日志做逆向操作，比如delete的逆向操作為insert，insert的逆向操作為delete，update的逆向為update等。
思考：為什麼先寫日志後寫資料庫？---稍後做解釋
1.2 根據undo log 進行復原
為了做到同時成功或者失敗，當系統發生錯誤或者執行rollback操作時需要根據undo log 進行復原
復原操作就是要還原到原來的狀态，undo log記錄了資料被修改前的資訊以及新增和被删除的資料資訊，根據undo log生成復原語句，比如：
如果在復原日志裡有新增資料記錄，則生成删除該條的語句
如果在復原日志裡有删除資料記錄，則生成生成該條的語句
如果在復原日志裡有修改資料記錄，則生成修改到原先資料的語句
2.持久性的實作
事務一旦送出，其所作做的修改會永久儲存到資料庫中，此時即使系統崩潰修改的資料也不會丢失。
先了解一下mysql的資料存儲機制，mysql的表資料是存放在磁盤上的，是以想要存取的時候都要經曆磁盤io,然而即使是使用ssd磁盤io也是非常消耗性能的。
為此，為了提升性能innodb提供了緩沖池(buffer pool)，buffer pool中包含了磁盤資料頁的映射，可以當做緩存來使用：
讀資料：會首先從緩沖池中讀取，如果緩沖池中沒有，則從磁盤讀取在放入緩沖池；
寫資料：會首先寫入緩沖池，緩沖池中的資料會定期同步到磁盤中；
上面這種緩沖池的措施雖然在性能方面帶來了質的飛躍，但是它也帶來了新的問題，當mysql系統當機，斷電的時候可能會丢資料！！！
因為我們的資料已經送出了，但此時是在緩沖池裡頭，還沒來得及在磁盤持久化，是以我們急需一種機制需要存一下已送出事務的資料，為恢複資料使用。
于是 redo log就派上用場了。下面看下redo log是什麼時候産生的
既然redo log也需要存儲，也涉及磁盤io為啥還用它？
redo log 的存儲是順序存儲，而緩存同步是随機操作。
緩存同步是以資料頁為機關的，每次傳輸的資料大小大于redo log。
3.隔離性實作
隔離性是事務acid特性裡最複雜的一個。在sql标準裡定義了四種隔離級别，每一種級别都規定一個事務中的修改，哪些是事務之間可見的，哪些是不可見的。
級别越低的隔離級别可以執行越高的并發，但同時實作複雜度以及開銷也越大。
mysql 隔離級别有以下四種（級别由低到高）：
read uncommited (未送出讀)
read commited (送出讀)
repeatable read (可重複讀)
serializable (可重複讀)
隻要徹底了解了隔離級别以及他的實作原理就相當于了解了acid裡的隔離型。前面說過原子性，隔離性，持久性的目的都是為了要做到一緻性，但隔離型跟其他兩個有所差別，原子性和持久性是為了要實作資料的可性保障靠，比如要做到當機後的恢複，以及錯誤後的復原。
那麼隔離性是要做到什麼呢？隔離性是要管理多個并發讀寫請求的通路順序。這種順序包括串行或者是并行說明一點，寫請求不僅僅是指insert操作，又包括update操作。
總之，從隔離性的實作可以看出這是一場資料的可靠性與性能之間的權衡。
可靠性性高的，并發性能低(比如 serializable)
可靠性低的，并發性能高(比如 read uncommited)
read uncommitted
在read uncommitted隔離級别下，事務中的修改即使還沒送出，對其他事務是可見的。事務可以讀取未送出的資料，造成髒讀。
因為讀不會加任何鎖，是以寫操作在讀的過程中修改資料，是以會造成髒讀。好處是可以提升并發處理性能，能做到讀寫并行。
換句話說，讀的操作不能排斥寫請求。
優點：讀寫并行，性能高
缺點：造成髒讀
read committed
一個事務的修改在他送出之前的所有修改，對其他事務都是不可見的。其他事務能讀到已送出的修改變化。在很多場景下這種邏輯是可以接受的。
innodb在 read committed，使用排它鎖,讀取資料不加鎖而是使用了mvcc機制。或者換句話說他采用了讀寫分離機制。
但是該級别會産生不可重讀以及幻讀問題。
什麼是不可重讀？
在一個事務内多次讀取的結果不一樣。
為什麼會産生不可重複讀？
這跟 read committed 級别下的mvcc機制有關系，在該隔離級别下每次 select的時候新生成一個版本号，是以每次select的時候讀的不是一個副本而是不同的副本。
在每次select之間有其他事務更新了我們讀取的資料并送出了，那就出現了不可重複讀
repeatable read(mysql預設隔離級别)
在一個事務内的多次讀取的結果是一樣的。這種級别下可以避免，髒讀，不可重複讀等查詢問題。mysql 有兩種機制可以達到這種隔離級别的效果，分别是采用讀寫鎖以及mvcc。
采用讀寫鎖實作：
為什麼能可重複度？隻要沒釋放讀鎖，在次讀的時候還是可以讀到第一次讀的資料。
優點：實作起來簡單
缺點：無法做到讀寫并行
采用mvcc實作：
為什麼能可重複度？因為多次讀取隻生成一個版本，讀到的自然是相同資料。
優點：讀寫并行
缺點：實作的複雜度高
但是在該隔離級别下仍會存在幻讀的問題，關于幻讀的解決我打算另開一篇來介紹。
serializable
該隔離級别了解起來最簡單，實作也最單。在隔離級别下除了不會造成資料不一緻問題，沒其他優點。
4.一緻性的實作
下面舉個例子:zhangsan 從銀行卡轉400到理财賬戶:
假如執行完 update bank set balance = balance - 400;之發生異常了，銀行卡的錢也不能平白無辜的減少，而是復原到最初狀态。
又或者事務送出之後，緩沖池還沒同步到磁盤的時候當機了，這也是不能接受的，應該在重新開機的時候恢複并持久化。
假如有并發事務請求的時候也應該做好事務之間的可見性問題，避免造成髒讀，不可重複讀，幻讀等。在涉及并發的情況下往往在性能和一緻性之間做平衡，做一定的取舍，是以隔離性也是對一緻性的一種破壞。
本文出發點是想講一下mysql的事務的實作原理。
實作事務采取了哪些技術以及思想？
原子性：使用 undo log ，進而達到復原
持久性：使用 redo log，進而達到故障後恢複
隔離性：使用鎖以及mvcc,運用的優化思想有讀寫分離，讀讀并行，讀寫并行
一緻性：通過復原，以及恢複，和在并發環境下的隔離做到一緻性。