MySQL回滚日志(undo log)的作用和使用详解
目录
- 一、undo log的概念
- 二、undo log的作用
- 三、undo log的存储机制
- 四、undo log的工作原理
- 五、undo log的相关参数
一、undo log的概念
undo log是mysql中比较重要的事务日志之一,顾名思义,undo log是一种用于撤销回退的日志,在事务没提交之前,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。
二、undo log的作用
在MySQL中,undo log日志的作用主要有两个:
1、提供回滚操作【undo log实现事务的原子性】
我们在进行数据更新操作的时候,不仅会记录redo log,还会记录undo log,如果因为某些原因导致事务回滚,那么这个时候MySQL就要执行回滚(rollback)操作,利用undo log将数据恢复到事务开始之前的状态。
如我们执行下面一条删除语句:
delete from user where id = 1;
那么此时undo log会记录一条对应的insert 语句【反向操作的语句】,以保证在事务回滚时,将数据还原回去。
再比如我们执行一条update语句:
update user set name = "李四" where id = 1; ---修改之前name=张三
此时undo log会记录一条相反的update语句,如下:
update user set name = "张三" where id = 1;
如果这个修改出现异常,可以使用undo log日志来实现回滚操作,以保证事务的一致性。
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】。
下面解释一下什么是快照读,与之对应的还有一个是---当前读。
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。通过锁机制来保证读取的数据无法通过其他事务进行修改UPDATE、DELETE、INSERT、SELECT … LOCK IN SHARE MODE、SELECT … FOR UPDATE都是当前读。
三、undo log的存储机制
undo log的存储由InnoDB存储引擎实现,数据保存在InnoDB的数据文件中。在InnoDB存储引擎中,undo log是采用分段(segment)的方式进行存储的。rollback segment称为回滚段,每个回滚段中有1024个undo log segment。在MySQL5.5之前,只支持1个rollback segment,也就是只能记录1024个undo操作。在MySQL5.5之后,可以支持128个rollback segment,分别从resg slot0 - resg slot127,每一个resg slot,也就是每一个回滚段,内部由1024个undo segment 组成,即总共可以记录128 * 1024个undo操作。
下面以一张图来说明undo log日志里面到底存了哪些信息?
如上图,可以看到,undo log日志里面不仅存放着数据更新前的记录,还记录着RowID、事务ID、回滚指针。其中事务ID每次递增,回滚指针第一次如果是insert语句的话,回滚指针为NULL,第二次update之后的undo log的回滚指针就会指向刚刚那一条undo log日志,依次类推,就会形成一条undo log的回滚链,方便找到该条记录的历史版本。
四、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。
同样,通过一张图来理解undo log的工作原理。
如上图:
1、事务A执行update操作,此时事务还没提交,会将数据进行备份到对应的undo buffer,然后由undo buffer持久化到磁盘中的undo log文件中,此时undo log保存了未提交之前的操作日志,接着将操作的数据,也就是Teacher表的数据持久保存到InnoDB的数据文件IBD。
2、此时事务B进行查询操作,直接从undo buffer缓存中进行读取,这时事务A还没提交事务,如果要回滚(rollback)事务,是不读磁盘的,先直接从undo buffer缓存读取。
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中
- C. 修改A=3
- D. 记录B=2到undo log中
- E. 修改B=4
- F. 将undo log写到磁盘 -------undo log持久化
- G. 将数据写到磁盘 -------数据持久化
- H. 事务提交 -------提交事务
之所以能同时保证原子性和持久化,是因为以下特点:
- 更新数据前记录undo log。
- 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到磁盘。
- undo log必须先于数据持久化到磁盘。如果在G,H之间发生系统崩溃,undo log是完整的,可以用来回滚。
- 如果在A - F之间发生系统崩溃,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,因此性能较差。 如果能够将数据缓存一段时间,就能减少IO提高性能,但是这样就会失去事务的持久性。
undo日志属于逻辑日志,redo是物理日志,所谓逻辑日志是undo log是记录一个操作过程,不会物理删除undo log,sql执行delete或者update操作都会记录一条undo日志。
五、undo log的相关参数
- 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
指定undo log平均分配到多少个表空间文件中,默认值为0,即全部写入一个文件中。不建议修改为非0值,我们直接使用默认值即可。
在InnoDB存储引擎中,在启动日志中也会提示:不建议修改 innodb_undo_tablespaces为非0的值。
附录:参考资料
https://www.jb51.net/article/244628.htm
https://www.jb51.net/article/244643.htm
《MySQL技术内幕(第5版)》
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