ACID是衡量事务的四个特性:

  • 原子性(Atomicity,或称不可分割性)
  • 一致性(Consistency)
  • 隔离性(Isolation)
  • 持久性(Durability)

原子性:原子性是指一个事务是一个不可分割的工作单位,其中的操作要么都做,要么都不做;如果事务中一个sql语句执行失败,则已执行的 语句也必须回滚,数据库退回到事务前的状态。

实现原理:undo log

在说明原子性原理之前,首先介绍一下MySQL的事务日志。MySQL的日志有很多种,如二进制日志、错误日志、查询日志、慢查询日志等,此外InnoDB存储引擎还提供了两种事务日志:redo log(重做日志)和undo log(回滚日志)。其中redo log用于保证事务持久性;undo log则是事务原子性和隔离性实现的基础。

下面说回undo log。实现原子性的关键,是当事务回滚时能够撤销所有已经成功执行的sql语句。InnoDB实现回滚,靠的是undo log:当事务对数据库进行修改时,InnoDB会生成对应的undo log;如果事务执行失败或调用了rollback,导致事务需要回滚,便可以利用undo log中的信息将数据回滚到修改之前的样子。

undo log属于逻辑日志,它记录的是sql执行相关的信息。当发生回滚时,InnoDB会根据undo log的内容做与之前相反的工作:对于每个insert,回滚时会执行delete;对于每个delete,回滚时会执行insert;对于每个update,回滚时会执行一个相反的update,把数据改回去。

以update操作为例:当事务执行update时,其生成的undo log中会包含被修改行的主键(以便知道修改了哪些行)、修改了哪些列、这些列在修改前后的值等信息,回滚时便可以使用这些信息将数据还原到update之前的状态。

持久性:持久性是指事务一旦提交,它对数据库的改变就应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其有任何影响。

实现原理:redo log

redo log和undo log都属于InnoDB的事务日志。下面先聊一下redo log存在的背景。

InnoDB作为MySQL的存储引擎,数据是存放在磁盘中的,但如果每次读写数据都需要磁盘IO,效率会很低。为此,InnoDB提供了缓存(Buffer Pool),Buffer Pool中包含了磁盘中部分数据页的映射,作为访问数据库的缓冲:当从数据库读取数据时,会首先从Buffer Pool中读取,如果Buffer Pool中没有,则从磁盘读取后放入Buffer Pool;当向数据库写入数据时,会首先写入Buffer Pool,Buffer Pool中修改的数据会定期刷新到磁盘中(这一过程称为刷脏)。

Buffer Pool的使用大大提高了读写数据的效率,但是也带了新的问题:如果MySQL宕机,而此时Buffer Pool中修改的数据还没有刷新到磁盘,就会导致数据的丢失,事务的持久性无法保证。

于是,redo log被引入来解决这个问题:当数据修改时,除了修改Buffer Pool中的数据,还会在redo log记录这次操作;当事务提交时,会调用fsync接口对redo log进行刷盘。如果MySQL宕机,重启时可以读取redo log中的数据,对数据库进行恢复。redo log采用的是WAL(Write-ahead logging,预写式日志),所有修改先写入日志,再更新到Buffer Pool,保证了数据不会因MySQL宕机而丢失,从而满足了持久性要求。

既然redo log也需要在事务提交时将日志写入磁盘,为什么它比直接将Buffer Pool中修改的数据写入磁盘(即刷脏)要快呢?主要有以下两方面的原因:

(1)刷脏是随机IO,因为每次修改的数据位置随机,但写redo log是追加操作,属于顺序IO。

(2)刷脏是以数据页(Page)为单位的,MySQL默认页大小是16KB,一个Page上一个小修改都要整页写入;而redo log中只包含真正需要写入的部分,无效IO大大减少。

隔离性:与原子性、持久性侧重于研究事务本身不同,隔离性研究的是不同事务之间的相互影响。隔离性是指,事务内部的操作与其他事务是隔离的,并发执行的各个事务之间不能互相干扰。严格的隔离性,对应了事务隔离级别中的Serializable (可串行化),但实际应用中出于性能方面的考虑很少会使用可串行化。

隔离性追求的是并发情形下事务之间互不干扰。简单起见,我们仅考虑最简单的读操作和写操作(暂时不考虑带锁读等特殊操作),那么隔离性的探讨,主要可以分为两个方面:

  • (一个事务)写操作对(另一个事务)写操作的影响:锁机制保证隔离性
  • (一个事务)写操作对(另一个事务)读操作的影响:MVCC保证隔离性

2. 锁机制

首先来看两个事务的写操作之间的相互影响。隔离性要求同一时刻只能有一个事务对数据进行写操作,InnoDB通过锁机制来保证这一点。

锁机制的基本原理可以概括为:事务在修改数据之前,需要先获得相应的锁;获得锁之后,事务便可以修改数据;该事务操作期间,这部分数据是锁定的,其他事务如果需要修改数据,需要等待当前事务提交或回滚后释放锁。

行锁与表锁

按照粒度,锁可以分为表锁、行锁以及其他位于二者之间的锁。表锁在操作数据时会锁定整张表,并发性能较差;行锁则只锁定需要操作的数据,并发性能好。但是由于加锁本身需要消耗资源(获得锁、检查锁、释放锁等都需要消耗资源),因此在锁定数据较多情况下使用表锁可以节省大量资源。MySQL中不同的存储引擎支持的锁是不一样的,例如MyIsam只支持表锁,而InnoDB同时支持表锁和行锁,且出于性能考虑,绝大多数情况下使用的都是行锁。

一致性:一致性是指事务执行结束后,数据库的完整性约束没有被破坏,事务执行的前后都是合法的数据状态。数据库的完整性约束包括但不限于:实体完整性(如行的主键存在且唯一)、列完整性(如字段的类型、大小、长度要符合要求)、外键约束、用户自定义完整性(如转账前后,两个账户余额的和应该不变)。

实现

可以说,一致性是事务追求的最终目标:前面提到的原子性、持久性和隔离性,都是为了保证数据库状态的一致性。此外,除了数据库层面的保障,一致性的实现也需要应用层面进行保障。

实现一致性的措施包括:

  • 保证原子性、持久性和隔离性,如果这些特性无法保证,事务的一致性也无法保证
  • 数据库本身提供保障,例如不允许向整形列插入字符串值、字符串长度不能超过列的限制等
  • 应用层面进行保障,例如如果转账操作只扣除转账者的余额,而没有增加接收者的余额,无论数据库实现的多么完美,也无法保证状态的一致

什么是ACID的更多相关文章

  1. 分布式系列文章——从ACID到CAP/BASE

    事务 事务的定义: 事务(Transaction)是由一系列对系统中数据进行访问与更新的操作所组成的一个程序执行逻辑单元(Unit),狭义上的事务特指数据库事务. 事务的作用: 当多个应用程序并发访问 ...

  2. 关于Redis的ACID

    事务是一个数据库必备的元素,对于redis也不例外,对于一个传统的关系型数据库来说,数据库事务满足ACID四个特性: A代表原子性:一个事务(transaction)中的所有操作,要么全部完成,要么全 ...

  3. ACID属性区别

    事务是指对系统进行的一组操作,为了保证系统的完整性,事务需要具有ACID特性,具体如下: 1. 原子性(Atomic)     一个事务包含多个操作,这些操作要么全部执行,要么全都不执行.实现事务的原 ...

  4. The Myths about Transactions (ACID) and NoSQL

    There has been widespread characterization of one of the major distinctions between NoSQL and tradit ...

  5. 传智播客JavaWeb day11--事务的概念、事务的ACID、数据库锁机制、

    1. 什么叫做事务? 2.默认情况下每一条sql语句都是一个事务,然后自动提交事务  ps:如果想多条语句占一个事务,则可以手动设置SetAutoCommit为false 3.关键字 start tr ...

  6. Atitit ACID解决方案2PC(两阶段提交)  跨越多个数据库实例的ACID保证

    Atitit ACID解决方案2PC(两阶段提交)  跨越多个数据库实例的ACID保证 1.1. ACID解决方案1 1.2. 数据库厂商在很久以前就认识到数据库分区的必要性,并引入了一种称为2PC( ...

  7. 关系型数据库ACID

    关系型数据库ACID 一.事务 定义:所谓事务,它是一个操作序列,这些操作要么都执行,要么都不执行,它是一个不可分割的工作单位. 准备工作:为了说明事务的ACID原理,我们使用银行账户及资金管理的案例 ...

  8. 数据库事务的特性(ACID)

    数据库的事务是数据库中一系列(增删查改)操作的集合. 一般来说,事务的范围根据业务而定,比如转账.修改个人信息 转账:从A账户将200元转移到B账户 从A账户中扣除200元 将200元加入到B账户中 ...

  9. ACID

    ACID:数据库事务正确执行的四个基本要素的缩写. ACID,指数据库事务正确执行的四个基本要素的缩写. 包含:原子性(Atomicity) 一致性(Consistency) 隔离性(Isolatio ...

  10. 分布式系统开发的一些相关理论基础——CAP、ACID、BASE

    本文主要讲述分布式系统开发的一些相关理论基础. 一.ACID 事务的四个特征: 1.Atomic原子性 事务必须是一个原子的操作序列单元,事务中包含的各项操作在一次执行过程中,要么全部执行成功,要么全 ...

随机推荐

  1. leetCode(49):Count Primes

    Description: Count the number of prime numbers less than a non-negative number, n. 推断一个数是否是质数主要有下面几种 ...

  2. 一款炫酷Loading动画--载入失败

    简单介绍 上一篇文章一款炫酷Loading动画–载入成功.给大家介绍了成功动画的绘制过程,这篇文章将接着介绍载入失败特效的制作. 相比成功动画,有了前面的经验,失败动画的过程就显得比較简单了. 动画结 ...

  3. ES 2016+

    ES2016(ES7)新增: Array.prototype.includes Exponentiation Operator 求冥运算 ES2017 (ES8)新增: ECMAScript® 201 ...

  4. 【cocos2d-x-3.1.1系列5】cocos2d-x 引用计数细节

    看了引用计数之后  那时好像懂了   今天突然想起一个问题: Scene也是继承自Ref .然后也是静态生成一个autorelease后的对象  那计数就变成1了 class CC_DLL Scene ...

  5. node.js应用Redis初步

    node.js下使用Redis,首先: 1.有一台安装了Redis的服务器,当然,安装在本机也行 2.本机,也就是客户端,要装node.js 3.项目要安装nodejs_redis模块 注意第 3 点 ...

  6. Linux 学习之路:认识shell和bash

    一.shell  计算机硬件的直接控制者是操作系统的内核(kernel),因为内核的重要性,所以作为用户的我们是无法直接操作内核的,所以我们需要shell调用应用程序或者双击打开安装的应用软件与内核之 ...

  7. javaBean注意事项

    1.重写tostring方法 2.属性第一位小写

  8. 68. 对Extjs中store的多种操作

    转自:https://www.cnblogs.com/exmyth/archive/2013/05/16/3082045.html 先来个声明,看着不错,贴过来的,没都测试过. Store.getCo ...

  9. 使用adb进行关机(转载)

    转自:http://hi.baidu.com/fangqianshu/item/dc52b92d31b2dd1542634a3d 其实进入adb shell,然后执行reboot -p或者直接在命令行 ...

  10. [Swift通天遁地]二、表格表单-(6)创建美观的表格弹性下拉刷新效果

    ★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★➤微信公众号:山青咏芝(shanqingyongzhi)➤博客园地址:山青咏芝(https://www.cnblogs. ...