事务处理的本质、本地事务演进及隔离级别是什么？

hello， 我是马甲哥， 这是我的第184篇原创技术文章， 也是周志明的软件架构课的读书笔记。 ## 1. 事务处理的目标：数据状态的一致性 当我们谈事务处理，就是在谈**确保数据状态的一致性Consistency**。 一致性： 确保数据是正确的，不同数据间不会产生矛盾 （这里的一致性与分布式共识算法中的一致性概念不一样）。 事务最早源自数据库系统，为达成数据库状态的一致性C Consistency， 需做三个方面的努力： - 原子性 Atomic - 隔离性 Isolation - 持久性 Durability 故可以看到ACID并非正交，AID是手段，目的是C， 拼凑的4字单词带来的误解已经超过容易传播的好处。 > 事务的场景：虽最早起源自数据库，但今天所有需要确保数据正确性的系统(包括不限于 数据库、缓存、队列、对象存储)都会涉及事务处理。 ## 2. 传统的本地数据库事务 本地事务是最基础的事务，不涉及使用全局事务协调器的事务。 事务相关的动作： 开始、结束、提交、回滚、设置隔离级别有赖于底层数据库支持，与XA、TCC、SAGA依靠应用程序代码实现不同。 ### 原子性和持久性 遇到的问题： “写入磁盘” 并不是原子的，有“正在写”的中间态。  **业务上的操作组合与数据库的落盘行为在不同的时空维度，因数据库崩溃恢复的时机，导致数据库难以做到业务逻辑自洽的数据一致性**。 #### 2.1 Commit Logging强调事务提交要顺序写日志 1. 将修改数据的全部信息（哪个页、磁盘、从什么修改成什么）记录到磁盘日志（顺序写） 2. 见到事务成功提交的“commit record”，数据库才会根据日志信息持久化落盘 3. 修改完成之后，在日志中加入一条“end record”，表示事务已经完成持久化。 事务日志的生成就是事务提交的关键点，代表性的有阿里的Oceanbase， 但是有一个巨大的问题，所有对数据的真实修改都必须发生了事务提交之后， 这对提升数据库性能不利。 #### 2.2 Write Ahead Logging强调持久化落盘可在事务提交之前 undolog 出现了。 当变动数据写入磁盘前，写明修改了哪个数据，从什么改成什么。 以便在数据回滚或崩溃恢复时，可以根据undolog 日志对提前写入的数据进行擦除。 1. 分析阶段： 从事务日志中找出“不包含end record”的日志， 作为待恢复的事务集合 2. 重做阶段： 从以上待恢复事务集合中，找出“含有commit record”的事务日志，这一部分已经写完事务日志，可以重做 3. 回滚阶段： 以上剩下的事务日志，不包含commit record，说明事务日志还没有写完，这部分需要回滚，根据事务日志id到undolog中找到逻辑日志开始回滚。 redolog： 物理日志 undolog： 逻辑日志 ### 隔离性 保证每个事务各自读写的数据相对独立，不会彼此影响。 读操作（select）： 默认有共享锁（S锁）， 除非显式 `for update`， 允许多个事务施加读锁，但持有后不允许施加写锁。 写操作（update delete add）： 有排它锁（X锁），持有后不允许其他事务施加读写锁 范围锁： 某种查询条件内的范围数据被加排他锁。 这里要理解两个时机： 施加锁、实际操作 持有锁的释放时机 决定了隔离级别。 1. 串行读： 加读写锁，范围锁，无并发能力---- 2. 可重复读： 加读写锁且持有至事务结束，不加范围锁---有幻读问题，两次相同的范围查询的数据集不一样 3. 读已提交： 加读写锁，但读锁在查询之后即释放，不加范围锁--- 不可重复读问题，两次读取某数据可能不一样 4. 读未提交：加写锁，完全不加读锁--- 幻读问题，读到了另一个事务未提交的数据。 这里我的误区：  上图这个**读已提交**的例子，两次读的事务1并没有写锁，并不会阻止其他事务2写入。 事务的隔离级别： 定义了各种锁在不同加锁时间上的组合应用的结果。 事务的隔离效果： 事务的隔离级别+ 具体的操作语句（决定涉及的数据会用上哪些锁） ### MVCC 针对“一个事务读，另一个事务写”， 有多版本并发控制（multi- verison-concurrency-control）。 > > > 无锁优化方案： > > 对数据的任何修改，都不会直接覆盖之前的数据，而是产生新版本与老版本共存。 > mysql的实现： 每行记录有事务id、回滚指针两个隐藏字段， 每次修改形成的旧版本（依赖undolog）也有这隐藏字段，通过回滚指针串起来。 每个事务开启时创建自己的ReadView视图。  可重复度、读已提交依赖于MVCC来实现。 可重复读： 读取事务id小于等于当前事务id的最大版本的数据； 读已提交： 读取最新版本的数据 That's All， 这是我对《周志明的软件架构课》中有关本地事务的读书笔记，记录了 1. 事务的本质，AID确保数据状态一致性C 2. 传统数据库本地事务的演进： Commit Logging、Write Ahead Logging 3. 数据库事务隔离级别的本质： 不同锁在不同作用时长的组合结果。 4. 针对”一个事务读，一个事务写“的隔离级别，有MVCC来实现。 《周志明的架构课》在极客时间上是免费阅读，读完思考后对很多八股文都有醍醐灌顶的感觉，强烈推荐。 ## 3. 全文脑图