MySQL事务日志

一、事务日志介绍

事务有4种特性：原子性、一致性、隔离性和持久性

• 事务的隔离性由 锁机制 实现。
• REDO LOG 称为 重做日志 ，提供再写入操作，恢复提交事务修改的页操作，用来保证事务的持久性。
• UNDO LOG 称为 回滚日志 ，回滚行记录到某个特定版本，用来保证事务的原子性、一致性。

二、REDO LOG

1、为什么需要REDO日志？

因为数据库需要REDO日志去保证事务的持久性！

那么如何去保证事务的持久性了？

简单的做法就是：在事务提交完成之前把该事务所修改的所有页面都刷新到磁盘，但是这个做法是没有必要的，每一次修改都将页面刷新到磁盘，是比较耗时间的，而且会产生事务回滚。
另一个做法，就是事务提交时才将修改的所有页面都刷新到磁盘，即使后来系统崩溃，在重启后也能把这种修改恢复出来，但是没必要每次把页面刷新到磁盘，只需要把 修改 了哪些东西 记录一下 就好，这就是REDO日志。

redo log 不是随着事务的提交才写入的，而是在事务的执行过程中，便开始写入 redo log 中。

2、REDO日志的好处、特点：

好处：

• redo日志降低了刷盘频率
• redo日志占用的空间非常小

特点：

• redo日志是顺序写入磁盘的
• 事务执行过程中，redo log不断记录

3、REDO日志的组成

REDO LOG可以简单分为以下两个部分：redo log buffer、redo log file

• redo log buffer（重做日志的缓冲）：保存在内存中，是易失的。

参数设置：innodb_log_buffer_size
redo log buffer 大小，默认 16M，最大值是4096M，最小值为1M。

mysql> show variables like '%innodb_log_buffer_size%';
+------------------------+----------+
| Variable_name     | Value  |
+------------------------+----------+
| innodb_log_buffer_size | 16777216 |
+------------------------+----------+

• redo log file（重做日志文件）：保存在硬盘中，是持久的。

4、REDO的整体流程

以一个更新事务为例，redo log 流转过程，如下图所示

• 第1步：先将原始数据从磁盘中读入内存中来，修改数据的内存拷贝
• 第2步：生成一条重做日志并写入redo log buffer，记录的是数据被修改后的值
• 第3步：当事务commit时，将redo log buffer中的内容刷新到 redo log file ，对 redo log file采用追加写的方式
• 第4步：定期将内存中修改的数据刷新到磁盘中

5、redo log的刷盘策略

redo log的写入并不是直接写入磁盘的，InnoDB引擎会在写redo log的时候先写redo log buffer，之后以 一定的频率 刷入到真正的redo log file 中。

这里的一定频率怎么看待呢？这就是我们要说的刷盘策略。

InnoDB给出 innodb_flush_log_at_trx_commit参数，该参数控制 commit提交事务时，如何将 redo log buffer 中的日志刷新到 redo log file 中。它支持三种策略：

• 设置为0 ：
  表示每次事务提交时不进行刷盘操作。（通过系统默认master thread每隔1s进行一次重做日志的同步）

• 设置为1 ：
  表示每次事务提交时都将进行同步，刷盘操作（ 默认值 ）

• 设置为2 ：
  表示每次事务提交时都只把 redo log buffer 内容写入 page cache（操作系统的缓存），不进行同步。由os自己决定什么时候同步到磁盘文件。

注意，redo log buffer刷盘到redo log file的过程并不是真正的刷到磁盘中去，只是刷入到 文件系统缓存（page cache）中去（这是现代操作系统为了提高文件写入效率做的一个优化），真正的写入会交给系统自己来决定（比如page cache足够大了）。

6、redo log file

6.1、相关参数设置

• innodb_log_group_home_dir ：指定 redo log 文件组所在的路径，默认值为./，表示在数据库的数据目录下。MySQL的默认数据目录（ var/lib/mysql ）下默认有两个名为 ib_logfile0 和ib_logfile1 的文件，log buffer中的日志默认情况下就是刷新到这两个磁盘文件中。此redo日志文件位置还可以修改。
• innodb_log_files_in_group（log_files文件个数）：指明redo log file的个数，命名方式如：ib_logfile0，iblogfile1…iblogfilen。默认2个，最大100个。

mysql> show variables like 'innodb_log_files_in_group';
+---------------------------+-------+
| Variable_name       | Value |
+---------------------------+-------+
| innodb_log_files_in_group | 2   |
+---------------------------+-------+
#ib_logfile0
#ib_logfile1

• innodb_flush_log_at_trx_commit：控制 redo log 刷新到磁盘的策略，默认为1。
• innodb_log_file_size（log_files文件个数中单个大小）：单个 redo log 文件设置大小，默认值为 48M 。最大值为512G，注意最大值指的是整个 redo log 系列文件之和，即（innodb_log_files_in_group ×innodb_log_file_size ）不能大于最大值512G。

mysql> show variables like 'innodb_log_file_size';
+----------------------+----------+
| Variable_name    | Value  |
+----------------------+----------+
| innodb_log_file_size | 50331648 |
+----------------------+----------+

根据业务修改其大小，以便容纳较大的事务。编辑my.cnf文件并重启数据库生效，如下所示

[root@localhost ~]# vim /etc/my.cnf
innodb_log_file_size=200M

6.2、日志文件组和checkpoint

日志文件组示意图：

总共的redo日志文件大小其实就是： innodb_log_file_size × innodb_log_files_in_group 。

采用循环使用的方式向redo日志文件组里写数据的话，会导致后写入的redo日志覆盖掉前边写的redo日志？
当然！所以InnoDB的设计者提出了checkpoint的概念。

如果 write pos 追上 checkpoint ，表示日志文件组满了，这时候不能再写入新的 redo log记录，MySQL 得停下来，清空一些记录，把 checkpoint 推进一下。

三、UNDO LOG

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 其实是要先写入一个 undo log 。

1、为什么需要UNDO日志？

因为数据库需要UNDO日志去保证事务的原子性！

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，我们需要把数据改为原先的样子，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。

undo log 用来回滚行记录到某个版本。事务未提交之前，Undo 保存了未提交之前的版本数据，Undo 中的数据可作为数据旧版本快照供其他并发事务进行快照读。是为了实现事务的原子性而出现的产物,在 MySQL innodb 存储引擎中用来实现多版本并发控制

2、UNDO日志的作用

• 作用1：回滚数据
• 作用2：MVCC（多版本并发控制）

3、UNDO日志的存储结构

（1）回滚段与undo页

InnoDB对undo log的管理采用段的方式，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 。

mysql> show variables like 'innodb_undo_logs';
+------------------+-------+
| Variable_name  | Value |
+------------------+-------+
| innodb_undo_logs | 128  |
+------------------+-------+

（2）回滚段与事务

（3）回滚段中的数据分类

• 第一类：未提交的回滚数据（uncommited undo information）
• 第二类：已经提交但未过期的回滚数据（committed undo information）
• 第三类：失误已经提交并过期的数据（expired undo information）

4、undo log的分类

在InnoDB存储引擎中，undo log分为：

• insert undo log
• update undo log

5、事务日志的执行过程

• 第一步：准备更新数据
• 第二步：查看Buffer Pool中是否有对应的数据，若有，则直接跳到第三步，否则需要从磁盘中加载数据
• 第三步：记录Undo Log
• 第四步：执行器更新数据
• 第五步：将更新后的数据写入Redo Log Buffer
• 第六步：以对应的刷盘策略，将Redo Log Buffer中的数据刷新到磁盘
• 第七步：写入BinLog到Binlog文件