MySQL-- InnoDB存储引擎-撤销日志 ( undo log )（2-4）

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5. 撤销日志 ( undo log )

  • undo log 基本概念

    undo log是一种用于撤销回退的日志，在数据库事务开始之前，MySQL会先记录更新前的数据到 undo log日志文件里面，当事务回滚时或者数据库崩溃时，可以利用 undo log来进行回退。

    Undo Log产生和销毁：Undo Log在事务开始前产生；事务在提交时，并不会立刻删除undo log，innodb会将该事务对应的undo log放入到删除列表中，后面会通过后台线程purge thread进行回收处理。

    注意: undo log也会产生redo log，因为undo log也要实现持久性保护。

  • undo log的作用

    1. 提供回滚操作【undo log实现事务的原子性】

      在数据修改的时候，不仅记录了redo log，还记录了相对应的undo log，如果因为某些原因导致事务执行失败了，可以借助undo log进行回滚。

      undo log 和 redo log 记录物理日志不一样，它是逻辑日志。可以认为当delete一条记录时，undo log中会记录一条对应的insert记录，反之亦然，当update一条记录时，它记录一条对应相反的update记录。

    2. 提供多版本控制(MVCC)【undo log实现多版本并发控制（MVCC） 】

      MVCC，即多版本控制。在MySQL数据库InnoDB存储引擎中，用undo Log来实现多版本并发控制(MVCC)。当读取的某一行被其他事务锁定时，它可以从undo log中分析出该行记录以前的数据版本是怎样的，从而让用户能够读取到当前事务操作之前的数据【快照读】。

      快照读：

      SQL读取的数据是快照版本【可见版本】，也就是历史版本，不用加锁，普通的SELECT就是快照读。

      当前读：

      SQL读取的数据是最新版本(最新版本指的是修改且已经提交的数据)。除了在执行修改语句的时候，需要执行当前读，然后再更新数据之外，select语句也有可能是当前读,比如: select ... lock in share mode、select ... for update。

  • undo log 的工作原理

    在更新数据之前，MySQL会提前生成undo log日志，当事务提交的时候，并不会立即删除undo log，因为后面可能需要进行回滚操作，要执行回滚（rollback）操作时，从缓存中读取数据。

    undo log日志的删除是通过通过后台purge线程进行回收处理的。

image.png

  1. 事务A执行update更新操作，在事务没有提交之前，会将旧版本数据备份到对应的undo buffer中，然后再由undo buffer持久化到磁盘中的undo log文件中, 之后才会对user进行更新操作,然后持久化到磁盘.
  2. 在事务A执行的过程中,事务B对User进行了查询

Undo log的存储机制

为了保证事务并发操作时，在写各自的undo log时不产生冲突，InnoDB采用回滚段的方式来维护undo log的并发写入和持久化。

rollback segment 称为回滚段 共有128个，每个回滚段中有1024个undo log segment ,即支持128*1024个undo操作,最多支持131072个并发事务执行。

接下来我们一起来看一下,一条INSERT语句的undo log具体都存储着哪些内容

1) 事务ID

事务执行过程中在对某个表执行增、删、改操作时，InnoDB就会给这个事务分配一个唯一的事务ID。

可以通过 information_schema.INNODB_TRX 来查询当前系统中运行的事务信息.

START TRANSACTION;
    select * from test1.a1;
commit;
--trx_id 就是事务ID,InnoDB 在内存维护了一个全局变量来表示事务ID，每当要分配一个事务ID时，就获取这个变量值，然后把这个变量自增1
select 
    trx_id , 
    trx_state ,
    trx_started,
    trx_isolation_level
from information_schema.INNODB_TRX;

2) 行记录的隐藏列

InnoDB引擎管理的数据表中每行行记录,都存在着三个隐藏列:

image.png

  • DB_ROW_ID : 如果没有为表显式的定义主键，并且表中也没有定义唯一索引，那么InnoDB会自动为表添加一个row_id的隐藏列作为主键。
  • DB_TRX_ID : 事务中对某条记录做增删改时,就会将这个事务的事务ID写入到trx_id中.
  • DB_ROLL_PTR: 回滚指针,指向undo log的指针

3) INSERT语句的undo log回滚日志结构

插入一条数据对应的undo操作其实就是根据主键删除这条数据就行了。所以 insert 对应的 undo log 主要是把这条记录的主键记录上

image.png

  • start、end：指向记录开始和结束的位置。
  • 主键列信息：记录INSERT这行数据的主键ID信息，或者唯一列信息。
  • table id：表空间ID。
  • undo no：在当前事务中 undo log 的编号,从0开始。
  • undo type：undo log 的类型，insert语句的undo log类型是 TRX_UNDO_INSERT_REC。

4) undo回滚链

通过一个事物操作,我们一起来看一下回滚链的形成.

image.png

undo log 相关参数

MySQL 与undo相关的参数设置:

mysql> show variables like '%undo%';
+--------------------------+------------+
| Variable_name            | Value      |
+--------------------------+------------+
| innodb_max_undo_log_size | 1073741824 |
| innodb_undo_directory    | ./         |
| innodb_undo_log_truncate | OFF        |
| innodb_undo_logs         | 128        |
| innodb_undo_tablespaces  | 0          |
+--------------------------+------------+
​
mysql> show global variables like '%truncate%';
+--------------------------------------+-------+
| Variable_name                        | Value |
+--------------------------------------+-------+
| innodb_purge_rseg_truncate_frequency | 128   |
| innodb_undo_log_truncate             | OFF   |
+--------------------------------------+-------+

  • innodb_max_undo_log_size

    表示每一个undolog对应的日志文件的最大值，默认最大值为1GB大小，默认初始化大小为10MB。

    日志文件达到该阈值之后，且参数 innodb_undo_log_truncate=ON，才会触发truncate回收（收缩）动作，被truncate后的表空间文件大小缩小到undolog表空间数据文件默认的1OMB大小。否则即便是到达最大值之后，也不会自动回收undolog的表空间。

  • innodb_undo_directory

    指定undo log日志的存储目录，默认值为 ./。

  • innodb_undo_logs

    在MySQL5.6版本之后，可以通过此参数自定义多少个rollback segment，默认值为128。

  • innodb_undo_tablespaces

    设置undo独立表空间个数，范围为0-128， 默认为0，0表示表示不开启独立undo表空间 且 undo日志存储在ibdata文件中。

    什么时候需要来设置这个参数 ?

    当DB写压力较大时，可以设置独立undo表空间，把undo从 ibdata文件中分离开来，指定 innodb_undo_directory 目录存放，可以制定到高速磁盘上，加快undo log 的读写性能。

  • innodb_undo_log_truncate

    表示是否开启自动收缩undolog的表空间的操作。如果配置为ON，并且配置了2个或2个以上的undolog表空间数据文件，当某一个日志文件大小超过设置的最大值之后，就会自动的收缩表空间数据文件。

    在回收表空间数据文件的时候，被回收的表空间数据文件会临时下线，为了保证undolog一直有地方可以写，此时要保证至少还有1个undolog日志文件是在线的。这就是要求innodb_undo_tablespaces>=2的根本原因

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