在关系型数据库管理系统中,一个逻辑工作单元要成为事务,必须满足这 4 个特性,即所谓的 ACID:原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)和持久性(Durability)。
原子性
原子性:事务是一个原子操作单元,其对数据的修改,要么全都执行,要么全都不执行。
修改—-》Buffffer Pool修改—-》刷盘。可能会有下面两种情况:
- 事务提交了,如果此时Buffffer Pool的脏页没有刷盘,如何保证修改的数据生效? Redo
- 如果事务没提交,但是Buffffer Pool的脏页刷盘了,如何保证不该存在的数据撤销?Undo
每一个写事务,都会修改BufffferPool,从而产生相应的Redo/Undo日志,在Buffffer Pool 中的页被刷到磁盘之前,这些日志信息都会先写入到日志文件中,如果 Buffffer Pool 中的脏页没有刷成功,此时数据库挂了,那在数据库再次启动之后,可以通过 Redo 日志将其恢复出来,以保证脏页写的数据不会丢失。如果脏页刷新成功,此时数据库挂了,就需要通过Undo来实现了。
持久性
持久性:指的是一个事务一旦提交,它对数据库中数据的改变就应该是永久性的,后续的操作或故障不应该对其有任何影响,不会丢失。
如下图所示,一个“提交”动作触发的操作有:binlog落地、发送binlog、存储引擎提交、flush_logs,check_point、事务提交标记等。这些都是数据库保证其数据完整性、持久性的手段。
MySQL的持久性也与WAL技术相关,redo log在系统Crash重启之类的情况时,可以修复数据,从而保障事务的持久性。通过原子性可以保证逻辑上的持久性,通过存储引擎的数据刷盘可以保证物理上的持久性。
隔离性
隔离性:指的是一个事务的执行不能被其他事务干扰,即一个事务内部的操作及使用的数据对其他的并发事务是隔离的。
InnoDB 支持的隔离性有 4 种,隔离性从低到高分别为:读未提交、读提交、可重复读、可串行化。锁和多版本控制(MVCC)技术就是用于保障隔离性的(后面课程详解)。
一致性
一致性:指的是事务开始之前和事务结束之后,数据库的完整性限制未被破坏。一致性包括两方面的内容,分别是约束一致性和数据一致性。
- 约束一致性:创建表结构时所指定的外键、Check、唯一索引等约束,可惜在 MySQL 中不支持Check 。
- 数据一致性:是一个综合性的规定,因为它是由原子性、持久性、隔离性共同保证的结果,而不是单单依赖于某一种技术。
一致性也可以理解为数据的完整性。数据的完整性是通过原子性、隔离性、持久性来保证的,而这3个特性又是通过 Redo/Undo 来保证的。逻辑上的一致性,包括唯一索引、外键约束、check 约束,这属于业务逻辑范畴。
ACID 及它们之间的关系如下图所示,4个特性中有3个与 WAL 有关系,都需要通过 Redo、Undo 日志来保证等。
WAL的全称为Write-Ahead Logging,先写日志,再写磁盘。