MySQL 日志 undo | redo

本文是介绍MySQL数据库InnoDB存储引擎重做日志漫游

00 – Undo
Log

Undo Log 是为了实现事务的原子性，在MySQL数据库InnoDB存储引擎中，还用Undo
Log来实现多版本并发控制(简称：MVCC)。

-
事务的原子性(Atomicity)

  事务中的所有操作，要么全部完成，要么不做任何操作，不能只做部分操作。如果在执行的过程中发生

  了错误，要回滚(Rollback)到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执行过。

-
原理

  Undo
Log的原理很简单，为了满足事务的原子性，在操作任何数据之前，首先将数据备份到一个地方

  （这个存储数据备份的地方称为Undo
Log）。然后进行数据的修改。如果出现了错误或者用户执行了

  ROLLBACK语句，系统可以利用Undo
Log中的备份将数据恢复到事务开始之前的状态。

除了可以保证事务的原子性，Undo Log也可以用来辅助完成事务的持久化。

-
事务的持久性(Durability)

 
事务一旦完成，该事务对数据库所做的所有修改都会持久的保存到数据库中。为了保证持久性，数据库

  系统会将修改后的数据完全的记录到持久的存储上。

-
用Undo Log实现原子性和持久化的事务的简化过程

  假设有A、B两个数据，值分别为1,2。

  A.事务开始.

  B.记录A=1到undo log.

  C.修改A=3.

  D.记录B=2到undo log.

  E.修改B=4.

  F.将undo log写到磁盘。

  G.将数据写到磁盘。

  H.事务提交

 
这里有一个隐含的前提条件：‘数据都是先读到内存中，然后修改内存中的数据，最后将数据写回磁盘’。

  之所以能同时保证原子性和持久化，是因为以下特点：

  A. 更新数据前记录Undo log。

  B.
为了保证持久性，必须将数据在事务提交前写到磁盘。只要事务成功提交，数据必然已经持久化。

  C. Undo log必须先于数据持久化到磁盘。如果在G,H之间系统崩溃，undo
log是完整的，

   
 可以用来回滚事务。

  D.
如果在A-F之间系统崩溃,因为数据没有持久化到磁盘。所以磁盘上的数据还是保持在事务开始前的状态。

缺陷：每个事务提交前将数据和Undo
Log写入磁盘，这样会导致大量的磁盘IO，因此性能很低。

如果能够将数据缓存一段时间，就能减少IO提高性能。但是这样就会丧失事务的持久性。因此引入了另外一

种机制来实现持久化，即Redo Log.

01 – Redo
Log

-
原理

  和Undo Log相反，Redo Log记录的是新数据的备份。在事务提交前，只要将Redo
Log持久化即可，

  不需要将数据持久化。当系统崩溃时，虽然数据没有持久化，但是Redo
Log已经持久化。系统可以根据

  Redo Log的内容，将所有数据恢复到最新的状态。

-
Undo + Redo事务的简化过程

  假设有A、B两个数据，值分别为1,2.

  A.事务开始.

  B.记录A=1到undo log.

  C.修改A=3.

  D.记录A=3到redo log.

  E.记录B=2到undo log.

  F.修改B=4.

  G.记录B=4到redo log.

  H.将redo log写入磁盘。

  I.事务提交

- Undo +
Redo事务的特点

  A. 为了保证持久性，必须在事务提交前将Redo Log持久化。

  B. 数据不需要在事务提交前写入磁盘，而是缓存在内存中。

  C. Redo Log 保证事务的持久性。

  D. Undo Log 保证事务的原子性。

  E. 有一个隐含的特点，数据必须要晚于redo log写入持久存储。

-
IO性能

  Undo +
Redo的设计主要考虑的是提升IO性能。虽说通过缓存数据，减少了写数据的IO.

  但是却引入了新的IO，即写Redo Log的IO。如果Redo
Log的IO性能不好，就不能起到提高性能的目的。

  为了保证Redo Log能够有比较好的IO性能，InnoDB 的 Redo
Log的设计有以下几个特点：

  A. 尽量保持Redo
Log存储在一段连续的空间上。因此在系统第一次启动时就会将日志文件的空间完全分配。

   
 以顺序追加的方式记录Redo Log,通过顺序IO来改善性能。

  B. 批量写入日志。日志并不是直接写入文件，而是先写入redo log
buffer.当需要将日志刷新到磁盘时

   
 (如事务提交),将许多日志一起写入磁盘.

  C. 并发的事务共享Redo Log的存储空间，它们的Redo
Log按语句的执行顺序，依次交替的记录在一起，

   
 以减少日志占用的空间。例如,Redo Log中的记录内容可能是这样的：

    
记录1:

    
记录2:

    
记录3:

    
记录4:

    
记录5:

  D. 因为C的原因,当一个事务将Redo
Log写入磁盘时，也会将其他未提交的事务的日志写入磁盘。

  E. Redo Log上只进行顺序追加的操作，当一个事务需要回滚时，它的Redo
Log记录也不会从

     Redo
Log中删除掉。

02 –
恢复(Recovery)

- 恢复策略

  前面说到未提交的事务和回滚了的事务也会记录Redo
Log，因此在进行恢复时,这些事务要进行特殊的

  的处理.有2中不同的恢复策略：

  A. 进行恢复时，只重做已经提交了的事务。

  B. 进行恢复时，重做所有事务包括未提交的事务和回滚了的事务。然后通过Undo
Log回滚那些

     未提交的事务。

-
InnoDB存储引擎的恢复机制

  MySQL数据库InnoDB存储引擎使用了B策略,
InnoDB存储引擎中的恢复机制有几个特点：

  A. 在重做Redo Log时，并不关心事务性。
恢复时，没有BEGIN，也没有COMMIT,ROLLBACK的行为。

   
 也不关心每个日志是哪个事务的。尽管事务ID等事务相关的内容会记入Redo
Log，这些内容只是被当作

    
要操作的数据的一部分。

  B. 使用B策略就必须要将Undo Log持久化，而且必须要在写Redo
Log之前将对应的Undo Log写入磁盘。

     Undo和Redo
Log的这种关联，使得持久化变得复杂起来。为了降低复杂度，InnoDB将Undo Log看作

     数据，因此记录Undo
Log的操作也会记录到redo log中。这样undo log就可以象数据一样缓存起来，

     而不用在redo
log之前写入磁盘了。

     包含Undo
Log操作的Redo Log，看起来是这样的：

     记录1:
Undo log
insert >

    
记录2:

     记录3:
Undo log
insert >

    
记录4:

     记录5:
Undo log
insert >

    
记录6:

  C.
到这里，还有一个问题没有弄清楚。既然Redo没有事务性，那岂不是会重新执行被回滚了的事务？

    
确实是这样。同时Innodb也会将事务回滚时的操作也记录到redo log中。回滚操作本质上也是

    
对数据进行修改，因此回滚时对数据的操作也会记录到Redo Log中。

    
一个回滚了的事务的Redo Log，看起来是这样的：

     记录1:
>

     记录2:
insert
A…>

     记录3:
>

     记录4:
update
B…>

     记录5:
Undo log
insert >

     记录6:
delete
C…>

     记录7:
insert
C>

     记录8:
update
B to old value>

     记录9:
delete
A>

    
一个被回滚了的事务在恢复时的操作就是先redo再undo，因此不会破坏数据的一致性.

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InnoDB存储引擎中相关的函数

  Redo:
recv_recovery_from_checkpoint_start()

  Undo: recv_recovery_rollback_active()

  Undo Log的Redo Log:
trx_undof_page_add_undo_rec_log()

转载至:http://www.mysqlops.com/2012/04/06/innodb-log1.html