MySQL面试题 事务实现全解析：Undo Log、Redo Log、锁与 MVCC 协同机制详解

MySQL是如何实现事务的？

MySQL有四大特性分别是原子性、一致性、持久性、隔离性。

MySQL实现事务靠Undo log、Redo log、锁、MVCC这四个核心组件来实现的

1. 通过Undo log来实现原子性,在进行写操作之前，会把原来的数据存入Undo log中，当事务回滚时，通过Undo log进行反向操作，把数据恢复回去。
2. 通过Redo log 来实现持久性，在进行写操作时，不会直接把数据写入磁盘数据页，而是先写入Redo log，就算写入磁盘数据页宕机了，也能通过重做Redo log来恢复数据。
3. 通过锁机制来实现写的隔离性，当两个事务同时改一个数据时，必须一个等另一个释放锁，InnoDB支持行锁，间隙锁防止幻读。
4. 通过MVCC来实现读写的隔离性，读的时候不加锁，而是通过Undo log版本链来找到自己读的数据版本，读的时候能写，写的时候也能读。

Redo log的工作原理

• InnoDB在写入数据时，不会直接把数据写入磁盘的数据页，因为这样做随机磁盘IO太多，性能不好，而是先把数据顺序写入Redo log中，再找时间把数据页刷到磁盘上，应为顺序写比随机写快。
• redo log是通过循环写来实现的，redo log中有两个指针，一个记录写到哪里了，一个记录刷盘刷到哪里了，两指针之间就是待刷盘的脏数据。
• 事务提交时，redo log必须落盘，这个行为由 innodb_flush_log_at_trx_commit 控制：
  • 设置成1，每次提交都要刷盘
  • 设置成0，每一秒刷一次盘，宕机可能造成一秒的数据丢失
  • 设置成2，把数据写到系统缓存中，MySQL宕机不丢失，服务器挂了才丢。

Undo log与版本链

1. 数据库每条记录都有两个隐藏字段：
   • trx_id:记录最后修改这个数据的事务ID
   • roll_pointer：指向undo log里的上一个版本
2. 多次修改就会形成一个版本链
3. MVCC在读数据时，会根据事务的ReadView去沿着版本链去往回找。
4. 在读未提交的事务隔离级别下，每次访问都会生成新的ReadView；在读已提交下，事务开始时会生成ReadView，以后每次访问都用这个。

事务提交的两个阶段

InnoDB和Server层各有自己的日志，redo log 和bin log，为了保证两个日志的一致性，所以用到了两个阶段。

1. 准备阶段：redo log写盘，然后把状态改为prepare
2. 提交阶段：bin log写盘，然后redo log状态改为commit
   如果是bin log写入前宕机，redo log的状态为prepare，但是没有对应的bin log，则触发回滚
   如果是bin log写入后宕机，redo log的状态为prepare，有对对应的bin log，则会触发事务提交
   这一套机制保护了主从复制的数据一致性，主表靠redo log数据恢复，从表靠bin log数据同步。

锁的实现细节

InnoDB的行锁是加在索引上的，如果修改数据时没有走索引，就会锁住整张表

InnoDB有三种行锁：

• 普通的行锁，锁整行数据
• 间隙锁：锁一个区间，不包含数据本身
• 临键锁（行锁+间隙锁）：锁整行数据+数据前面的区间

MVCC是什么

MVCC是多版本并发控制，核心思想是让读写互不阻塞：写操作会产生新的版本，读操作会根据事务的ReadView在Undo log的版本链上找到自己版本的数据。

• 表中的每条数据都有两个隐藏字段，一个记录当前事务ID，一个记录undo log
• 每次写操作，都会先把旧的值写入undo log，再把新的值写入磁盘数据页，回滚指针指向旧版本，这样就形成了一个数据链。
• 普通的读都是快照读，不加锁，直接通过版本链找到自己对应的数据直接返回。

MySQL 中的日志类型有哪些？bin log、redo log 和 undo log 的作用和区别是什么？

MySQL 有三种核心日志。bin log 负责主从复制和数据恢复，redo log 保证崩溃后数据不丢，undo log 支撑事务回滚和 MVCC。

• bin log 是 Server 层的日志，记录的是逻辑操作，也就是原始 SQL 或者行变更前后的值。它的核心场景是主从同步，从库拉取主库的 bin log 重放一遍就能保持数据一致。另外做数据恢复的时候，也是靠 bin log 配合全量备份回放到指定时间点。

• redo log 是 InnoDB 引擎独有的，记录的是物理变更，具体就是"某个数据页的某个偏移量改成了什么值"。它的作用是 MySQL 挂了重启后，InnoDB 会用 redo log 把没来得及刷盘的脏页恢复出来。redo log 是循环写的，空间固定，写满了就得等 checkpoint 推进才能继续。

• undo log 也是 InnoDB 的，记录的是数据修改前的旧值。事务回滚的时候，就靠 undo log 把数据改回去。另外 MVCC 的快照读也依赖它，别的事务要读历史版本，顺着 undo log 链往前找就行。