MySQL之Undo Log和Redo Log
2017-10-01 11:08
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Undo Log和Redo Log概述
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。与redo log不同的是,磁盘上不存在单独的undo log文件,它存放在数据库内部的一个特殊段(segment)中,这称为undo段(undo segment),undo段位于共享表空间内。Redo Log就是保存执行的SQL语句到一个指定的Log文件,当mysql执行数据恢复时,重新执行Redo Log记录的SQL操作即可。引入buffer pool会导致更新的数据不会实时持久化到磁盘,当系统崩溃时,虽然Redo Log中的数据丢失,数据没有持久化,但是系统可以根据Redo Log的内容,将所有数据恢复到最新的状态。Redo Log在磁盘上作为一个独立的文件存在。
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。
Undo Log也可以用来辅助完成事务的持久化。
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。
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: <trx1, insert …> 记录2: <trx2, update …> 记录3: <trx1, delete …> 记录4: <trx3, update …> 记录5: <trx2, insert …> 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。
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