MySQL高级第十三篇：MySQL事物日志（redo日志-undo日志执行流程）

一、概述

• 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，而事务的 原子性、一致性和持久性 由事务的 redo日志 和 undo日志 来保证。

• REDO LOG ： 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 ： 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。

• REDO 和 UNDO 都可以视为是一种恢复操作，区别如下：

• redo log：是存储引擎层（innodb）生成的日志，记录的是物理级别上的页修改操作，比如某页号、某偏移量写入了什么数据，主要为了保证数据的可靠性

• undo log：也是存储引擎层（innodb）生成的日志，记录的是逻辑操作日志，比如对某一行数据进行了INSERT语句操作，那么 undo log 就记录一条与之相反的 DELETE 操作。主要用于事务的 回滚（undo log记录的是每个修改操作的逆操作）和 一致性非锁定读。

二、redo 日志

1. 为什么需要 redo日志？

• InnoDB存储引擎是以页为单位来管理存储空间的。在真正访问页面之前，需要把在磁盘上的页缓存到内存中的 Buffer Pool之后才可以访问。

• 所有的变更都必须先更新缓冲池中的数据，然后缓冲池中的脏页会以一定的频率被刷入磁盘（checkPoint机制），通过缓冲池来优化CPU和磁盘之间的鸿沟，这样就可以保证整体的性能不会下降太快。

• 但是，因为checkPoint不是每次变更就触发，如果在commit之后刚写完缓冲池数据库宕机了，那么这部分数据就丢失了。

• 这样就不能保证持久性，想要尽可能保证持久性，我们可以简单粗暴的，当内存中的数据修改了，我们就马上去更新磁盘，但是这样存在两个问题：

  • 1.InnoDB以页为单位进行磁盘IO，这就造成，当我们仅仅修改一个字节时，也不得不将一个完整的页刷新到磁盘。
  • 2.一条update语句可能修改很多页面，这些页面可能并不相邻，这时就需要进行很多的随机IO，随机IO刷新较慢

• 怎样更好的解决上边的问题呢？ 这时redo日志就来了。

• 我们只是想要当事物提交之后，内存中的数据肯定改了，这时磁盘的数据也一定要能改。我们的思路就是不频繁刷盘，而是先将所做的修改保存到一个文件里边，这个文件起名叫做 redo日志，这样的话，就算修改内存还没来得及刷新磁盘宕机了，重启后也可以根据 redo日志 来恢复，以此来保证持久性。

• InnoDB引擎的事务采用了WAL技术（Write－Ahead Logging），这种技术的思想就是先写日志，再写磁盘，只有日志写入成功，才算事务提交成功，这里的日志就是redo log，当发生宕机且数据未刷到磁盘的时候，可以通过redo log来恢复，以保证ACID中的D。
  

2. redo 日志的特点

• 降低的刷盘频率
• 占用空间小，刷盘快
• 顺序写入，顺序IO比随机IO快
• 事物过程中，redo log不断记录

redo log跟bin log的区别：

redo log是存储引擎层产生的，而bin log是数据库层产生的。

一个事物过程中，会一直不断的往redo log顺序记录，而bin log不会记录，直到这个事务提交，才会一次写入到bin log文件中。

3. redo log 整体流程

redo log 整体流程大致分为四步：

• 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
  

4. redo log 的刷盘策略？

redo log 的刷盘策略，指的是将redo log buffer中的内容刷新到redo log file这一步，虽然它不是真正的将数据刷新到磁盘，但是，只要这一步不出现问题，就可以保证我们的持久化成功了

redo log 的刷盘策略由 innodb＿flush＿log＿at＿trx＿commit 这个参数控制，值可以为 0，1，2，代表三种策略，默认为 1。

三种策略如下：

• 值为0：表示每次事务提交时不进行刷盘操作。（系统默认master thread每隔1s进行一次重做日志的同步）
• 值为1：表示每次事务提交时都将进行同步刷盘操作（默认）
• 值为2：表示每次事务提交时都只把redo log buffer内容写入page cache，不进行同步。由OS自己决定什么时候同步到磁盘文件。

三、undo 日志

1. 什么是 undo 日志，有什么作用？

• 其实，在事物更新数据之前，有一步写入 undo log 的操作，undo log 用来保证事物的原子性。

• 当事物执行过程中出现各种错误时，这个事物需要回滚，把数据改回原先的样子，所以就需要 undo 日志 来记录旧值。

• 此外，undo log 的产生会伴随着 redo log 的产生，因为 undo log 也需要持久性保护。

• undo log 的作用：

  • 1.回滚数据
  • 2.MVCC（当用户读取一行记录时，若该记录已经被其他事务占用，当前事务可以通过undo读取之前的行版本信息，以此实现非锁定读取。）

2. undo log与undo页

• 写 undo log 时，会申请一个undo 页，在页中进行写入；
• 但是为每一个事物分配一个页，是非常浪费内存的，所以undo页被设计为是可以重用的；
• 当事务提交时，并不会立刻删除undo页，而是判断是否可以重用；
• undo log 在 commit 后，会被放到一个链表中，然后判断undo页的使用空间是否小于3／4，如果小于3／4的话，则表示当前的 undo页 可以被重用，那么它就不会被回收，其他事务的 undo log 可以记录在当前undo页的后面。
• 由于undo log是离散的，所以清理对应的磁盘空间时，效率不高。

3. 总流程