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MySQL事务机制与日志系统详解
一、MySQL事务机制
1. 事务特性（ACID）
| 特性 | 实现机制 |
|---|---|
| 原子性(Atomicity) | undo log回滚 |
| 一致性(Consistency) | 约束检查+双写缓冲 |
| 隔离性(Isolation) | MVCC+锁机制 |
| 持久性(Durability) | redo log持久化 |
2. 事务隔离级别
| 级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 | 实现方式 |
|---|---|---|---|---|
| 读未提交 | 可能 | 可能 | 可能 | 无锁 |
| 读已提交 | 不可能 | 可能 | 可能 | MVCC快照读 |
| 可重复读 | 不可能 | 不可能 | 可能(InnoDB实际避免) | 一致性视图 |
| 串行化 | 不可能 | 不可能 | 不可能 | 读写锁 |
二、三大日志系统对比
1. redo log（重做日志）
作用：
-
确保事务持久性
-
实现WAL（Write-Ahead Logging）机制
-
崩溃恢复时重放已提交事务
特点：
-
物理日志（记录页的修改）
-
循环写入（固定大小文件组）
-
InnoDB引擎特有
配置参数：
innodb_log_file_size = 512M # 单个日志文件大小 innodb_log_files_in_group = 2 # 日志文件数量
2. undo log（回滚日志）
作用：
-
事务回滚时恢复数据
-
实现MVCC多版本控制
-
提供一致性读视图
特点：
-
逻辑日志（记录反向SQL）
-
存储在系统表空间或独立undo表空间
-
随事务结束逐渐清理
存储结构：
-- 查看undo表空间 SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_undo%';
3. binlog（归档日志）
作用：
-
主从复制数据同步
-
时间点恢复（PITR）
-
审计功能
特点：
-
Server层实现（所有引擎通用）
-
逻辑日志（SQL语句或行事件）
-
追加写入（可配置大小）
工作模式：
| 模式 | 写入时机 | 性能 | 安全性 |
|---|---|---|---|
| STATEMENT | 事务提交 | 高 | 低（函数结果可能不一致） |
| ROW | 事务提交 | 低 | 高（记录行变化） |
| MIXED | 自动选择 | 中 | 中 |
三、二阶段提交（2PC）
1. 跨日志协调过程
2. MySQL实现流程
-
准备阶段：
-
写入redo log（处于prepare状态）
-
写入undo log（用于回滚）
-
-
提交阶段：
-
写入binlog
-
提交redo log（改为commit状态）
-
3. 崩溃恢复逻辑
-
binlog无记录：回滚事务（redo prepare但未commit）
-
binlog完整：提交事务（重放redo log）
四、ACID保证机制
1. 原子性实现
// 伪代码：事务执行过程
void execute_transaction() {write_undo_log(); // 记录回滚信息write_redo_log(PREPARE);execute_sql();write_binlog();write_redo_log(COMMIT); // 最终提交
}
2. 隔离性实现
MVCC核心结构：
-
ReadView：包含m_ids（活跃事务ID列表）
-
版本链：通过DB_ROLL_PTR指针串联undo log
可见性判断规则：
-
版本trx_id < min(m_ids)：可见（已提交）
-
版本trx_id ∈ m_ids)：不可见（未提交）
-
版本trx_id > max(m_ids)：不可见（未来事务）
3. 持久性保证
-
redo log刷盘策略：
innodb_flush_log_at_trx_commit = 1 # 每次提交刷盘
-
双写缓冲：防止页断裂
// 写入流程 write_to_doublewrite_buffer(); write_to_data_file();
五、主从复制过程
1. 复制原理
2. 详细步骤
-
主库：
-
事务提交时写入binlog
-
通过dump线程发送事件
-
-
从库：
-
IO线程：拉取binlog到relay log
-
SQL线程：重放relay log中的事件
-
状态报告：
SHOW SLAVE STATUS
-
3. 复制模式
| 模式 | 原理 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 异步 | 主库不等待从库ACK | 高性能 | 数据可能丢失 |
| 半同步 | 至少一个从库ACK | 平衡性能与安全 | 网络影响性能 |
| GTID | 全局事务ID标识 | 故障切换方便 | 配置复杂 |
4. 配置示例
-- 主库配置 CREATE USER 'repl'@'%' IDENTIFIED BY 'password'; GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'repl'@'%';-- 从库配置 CHANGE MASTER TOMASTER_HOST='master_host',MASTER_USER='repl',MASTER_PASSWORD='password',MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001',MASTER_LOG_POS=107; START SLAVE;
六、关键优化参数
1. 事务相关
transaction-isolation = REPEATABLE-READ innodb_rollback_on_timeout = ON
2. 日志相关
sync_binlog = 1 # binlog刷盘控制 innodb_flush_log_at_trx_commit = 1 # redo刷盘控制 binlog_format = ROW # 推荐使用ROW模式
3. 复制优化
slave_parallel_workers = 4 # 并行复制 slave_preserve_commit_order = ON # 保持事务顺序