【MySQL】事务日志 undo log 详解

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爱吃糖的范同学 发表于 2023/02/16 17:21:00 2023/02/16
【摘要】 Redo log是事务持久性的保证,Undo log是事务原子性的保证。在事务中更新数据的前置操作其实就是要写入Undo log。用户对undo日志可能有误解:undo用于将数据库物理地恢复到执行语句或事务之前的样子。但事实并非如此。undo是逻辑日志,因此只是将数据库逻辑地恢复到原来的样子。所有修改都被逻辑地取消了,但是数据结构和页本身在回滚之后可能大不相同。

Redo log是事务持久性的保证,Undo log是事务原子性的保证。在事务中更新数据前置操作其实就是要写入Undo log

1.Undo 日志引入:

事务需要保证原子性,也就是事务中的操作要么全部完成,要么什么也不做。但有时候事务执行到一半会出现一些情况,比如:

  • 情况一:事务执行过程中可能遇到各种错误,比如服务器本身的错误,操作系统错误,甚至是突然断电导致的错误。
  • 情况二:程序员可以在事务执行过程中手动输入ROLLBACK语句结束当前事务的执行

以上情况出现,我们需要把数据改回原先的样子,这个过程称之为回滚,这样就可以造成一个假象:这个事务看起来什么都没做,所以符合原子性要求每当我们要对一条记录做改动时(这里的改动可以指INSERT、DELETE、UPDATE),都需要“留一手”一一把回滚时所需的东西记下来比如:

  • 你插入一条记录时,至少要把这条记录的主键值记下来,之后回滚的时候只需要把这个主键值对应的记录删掉就好了。(对于每个INSERT,InnoDB存储引擎会完成-一个DELETE)
  • 你删除了一条记录,至少要把这条记录中的内容都记下来,这样之后回滚时再把由这些内容组成的记录插入到表中就好了。(对于每个DELETE,InnoDB存储引擎会执行一个INSERT)
  • 你修改了一条记录,至少要把修改这条记录前的旧值都记录下来,这样之后回滚时再把这条记录更新为旧值就好了。(对于每个UPDATE,InnoDB存储引擎会执行一个相反的UPDATE,将修改前的行放回去)

MySQL把这些为了回滚而记录的这些内容称之为撤销日志或者回滚日志(即undo log)。注意,由于查询操作(SELECT)并不会修改任何用户记录,所以在查询操作执行时,并不需要记录相应的undo日志。此外,undo log会产生redo log,也就是undo log的产生会伴随着redo log的产生,这是因为undo log也需要持久性的保护。


2.Undo 日志作用:

作用一:回滚数据

用户对undo日志可能有误解:undo用于将数据库物理地恢复到执行语句或事务之前的样子。但事实并非如此。undo是逻辑日志,因此只是将数据库逻辑地恢复到原来的样子。所有修改都被逻辑地取消了,但是数据结构和页本身在回滚之后可能大不相同。

这是因为在多用户并发系统中,可能会有数十、数百甚至数千个并发事务。数据库的主要任务就是协调对数据记录的并发访问。比如,一个事务在修改当前一个页中某几条记录,同时还有别的事务在对同一个页中另几条记录进行修改。因此,不能将一个页回滚到事务开始的样子,因为这样会影响其他事务正在进行的工作。

作用二:MVCC(多版本并发控制)

undo的另一个作用是MVCC,即在InnoDB存储引擎中MVCC的实现是通过undo来完成。当用户读取一行记录时,若该记录已经被其他事务占用,当前事务可以通过undo读取之前的行版本信息,以此实现非锁定读取


3.Undo 日志存储结构:

回滚段与undo页:

InnoDB对undo log管理采用段的方式,也就是回滚段(Rollback Segment)。每个回滚段记录了1024个undo log segment,而在每个undo log segment段中进行undo页的申请。

  • 在InnoDB1.1版本之前(不包括1.1版本),只有一个rollback segment,因此支持同时在线的事务限制为1024。虽然对绝大多数的应用来说都已经够用。
  • 从1.1版本开始InnoDB支持最大128个rollback segment,故其支持同时在线的事务限制提高到了128*1024
show variables like '%innodb_undo_logs%';

虽然InnoDB1.1版本支持了128个rollback segment,但是这些rollback segment都存储于共享表空间ibdata中。从InnoDB1.2版本开始,可通过参数对rollback segment做进一步的设置。这些参数包括:

undo log 相关参数一般很少改动。

回滚段与事务:

show variables like '%innodb_undo_tablespaces%';

回滚段中的数据分类:


4.Undo 日志类型:


5.Undo 日志生命周期:

事务日志生成过程:

在更新Buffer Pool中的数据之前,我们需要先将该数据事务开始之前的状态写入Undo Log中。假设更新到一般出错了,我们就可以通过Undo Log来回滚到事务开始之前。

Undo log 回滚:

以上面的例子来说,假设执行rollback,那么对应的流程应该是这样:

  1. 通过undo no=3的日志把id=2的数据删除
  2. 通过undo no=2的日志把id=1的数据的deletemark还原成0
  3. 通过undo no=1的日志把id=1的数据的name还原成Tom
  4. 通过undo no=0的日志把id=1的数据删除

Undo log 删除:

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