数据库事务的Atomicity 原子性如何实现

数据库事务的原子性（Atomicity）是指事务中的所有操作要么全部执行成功，要么全部失败回滚，保证事务不可分割的最小工作单元。以下是数据库事务原子性的实现方式：

1. 事务日志（Transaction Log）

• Undo Log（回滚日志）：

  • 当事务对数据库进行修改时，会记录操作对应的逆操作（例如，插入一条数据时，undo log会记录一次删除）。
  • 在需要回滚时，执行逆操作进行回滚。
  • undo log也产生redo log，因为回滚也需要持久化。

• Redo Log（重做日志）：

  • 用于记录事务提交时的操作，确保事务的持久性。
  • 采用预写式日志（Write-ahead logging, WAL）策略，即先写日志再写数据。
  • redo log是顺序追加，效率高，且记录的是物理修改。

2. 锁机制（Locking Mechanism）

• 共享锁（Shared Lock）：

  • 允许多个事务同时获取，用于读取数据。
  • 防止其他事务修改数据，直到当前事务释放锁。

• 排他锁（Exclusive Lock）：

  • 只允许一个事务获取，用于修改数据。
  • 防止其他事务读取或修改数据，直到当前事务释放锁。

3. 事务控制块（Transaction Control Block, TCB）

• 在事务开始前，DBMS会为该事务开启一个TCB，用于记录事务的状态和相关信息。

4. 事务提交与回滚

• 提交（Commit）：

  • 如果所有操作都成功执行，DBMS会将事务提交，将所有的操作永久保存到数据库中。
  • 提交操作通过提交日志记录来实现。

• 回滚（Rollback）：

  • 如果在事务执行过程中发生错误或失败，DBMS会回滚该事务，将所有的操作恢复到事务开始之前的状态。
  • 回滚操作通过撤销日志记录来实现。

通过上述机制，数据库系统能够确保事务的原子性，即事务中的所有操作要么全部成功执行，要么全部失败回滚，从而保证数据的一致性和完整性。