undolog

一、原子性

ACID：通过undolog保证原子性

二、undolog 如何做

把回滚时所需的东西都给记下来：
1、插入一条记录时，至少要把这条记录的主键值记下来，回滚的时候只需要把这个主键值对应的记录删掉就好了。 
2、删除了一条记录，至少要把这条记录中的内容都记下来，回滚时再把由这些内容组成的记录插入 到表中就好了。 
2、修改了一条记录，至少要把修改这条记录前的旧值都记录下来，回滚时再把这条记录更新为旧值 就好了。

三、事务id

3.1 分配事务id时机

        某个事务执行过程中对某个表执行了增、删、改操作，那么 InnoDB 存储引擎就会给它分配一个独一无二的 事务id，如果只有读请求则不会分配事务id。

3.2 事务id如何生成

1、服务器会在内存中维护一个全局变量，每当需要为某个事务分配一个 事务id 时，就会把该变量的值当作 事 务id 分配给该事务，并且把该变量自增1。
2、每当这个变量的值为 256 的倍数时，就会将该变量的值刷新到系统表空间的页号为 5 的页面中一个称之为 Max Trx ID 的属性处，这个属性占用 8 个字节的存储空间。
3、当系统下一次重新启动时，将上边提到的 Max Trx ID 属性加载到内存，该值加上256之后赋值给我们 前边提到的全局变量（因为在上次关机时该全局变量的值可能大于 Max Trx ID 属性值）。
***保证整个系统中分配的事务id是一个递增的数字。先被分配 id 的事务得到的是较小的事务id ， 后被分配 id 的事务得到的是较大的 事务id 。***

3.3 trx_id隐藏列

trx_id 列其实还蛮好理解的，就是某个对这个聚簇索引记录做改动的语句所在的事务对应的 事务id 而已 （此处的改动可以是 INSERT 、 DELETE 、 UPDATE 操作）。

四、undo日志的格式 

4.1 insert对应的undolog

4.1.1 undolog日志结构

插入一条记录时有 乐观插入 和 悲观插入 区分，对应TRX_UNDO_INSERT_REC 类型的undolog

 4.2.2 undolog记录实例

1、执行两个insert语句：

INSERT INTO undo_demo(id, key1, col) VALUES (1, 'AWM', '狙击枪'), (2, 'M416', '步枪');

2、第一条 undo日志 的 undo no 为 0 ，记录主键占用的存储空间长度为 4 ，真实值为 1 。画一个示意图就是 这样：

3、第二条undo日志 的 undo no 为 1 ，记录主键占用的存储空间长度为 4 ，真实值为 2 。画一个示意图就是 这样（与第一条 undo日志 对比， undo no 和主键各列信息有不同）： 

4.2 DELETE对应的undo log

4.2.1 删除操作数据结构

Page Header 部分有一个称之为 PAGE_FREE 的属性，被删除的记录其实也会根据记录头信息中的 next_record 属性组成一个链表，只不过这个链表中的记录占用的存储空间可以被重新利用，所以也称这个链表 为 垃圾链表。

4.2.2 删除操作2个阶段 

1、阶段一：delete mark：仅仅将记录的 delete_mask 标识位设置为 1 ，其他的不做修改（其实会修改记录的 trx_id 、 roll_pointer 这些隐藏列的值），是一个 中间状态。

2、阶段二：purge 删除语句事务提交，有专门的线程后来真正的把记录删除掉。就 是把该记录从 正常记录链表 中移除，并且加入到 垃圾链表 中，还要调整一些页面的其他信息，比如页 面中的用户记录数量 PAGE_N_RECS 、上次插入记录的位置 PAGE_LAST_INSERT 、垃圾链表头节点的指针 PAGE_FREE 、页面中可重用的字节数量 PAGE_GARBAGE 、还有页目录的一些信息。

3、阶段二执行完成

将被删除记录加入到 垃圾链表 时，实际上加入到链表的头节点处，会跟着修改 PAGE_FREE 值。

4.2.3 删除操作日志结构

对应TRX_UNDO_DEL_MARK_REC类型的undolog，结构如下：

4.2.4 版本链

在对一条记录进行 delete mark 操作前，需要把该记录的旧的 trx_id 和 roll_pointer 隐藏列的值都给记 到对应的 undo日志 中来，对应图中的 old trx_id 和 old roll_pointer 属性。可以通过 undo日志 的 old roll_pointer 找到记录在修改之前对应的 undo 日志。比方说在一个事务 中，我们先插入了一条记录，然后又执行对该记录的删除操作，这个过程的示意图就是这样：

从图中可以看出来，执行完 delete mark 操作后，它对应的 undo log和 INSERT 操作对应的 undo 日志就串 成了一个链表。这个链表就称之为 版本链。

4.2.5 删除实例

BEGIN; # 显式开启一个事务，假设该事务的id为100
# 插入两条记录
INSERT INTO undo_demo(id, key1, col)
 VALUES (1, 'AWM', '狙击枪'), (2, 'M416', '步枪');
# 删除一条记录
DELETE FROM undo_demo WHERE id = 1;

这个 delete mark 操作对应的 undo日志 的结构就是这样： 

1、这条 undo 日志是 id 为 100 的事务中产生的第3条 undo 日志，所以它对应的 undo no 是 2 。 
2、在对记录做 delete mark 操作时，记录的 trx_id 隐藏列的值是 100 （也就是说对该记录最近的一次修改就 发生在本事务中），所以把 100 填入 old trx_id 属性中。然后把记录的 roll_pointer 隐藏列的值取出 来，填入 old roll_pointer 属性中，这样就可以通过 old roll_pointer 属性值找到最近一次对该记录做改 动时产生的 undo日志 。 
3、由于 undo_demo 表中有2个索引：一个是聚簇索引，一个是二级索引 idx_key1 。只要是包含在索引中的列，那么这个列在记录中的位置（ pos ），占用存储空间大小（ len ）和实际值（ value ）就需要存储到 undo日志 中。 
    对于主键来说，只包含一个 id 列，存储到 undo日志 中的相关信息分别是：
    pos：id 列是主键，在记录的第一个列，它对应的 pos 值为 0 。 pos 占用1个字节来存储。 
    len ： id 列的类型为 INT ，占用4个字节，所以 len 的值为 4 。 len 占用1个字节来存储。 
    value ：在被删除的记录中 id 列的值为 1 ，也就是 value 的值为 1 。 value占用4个字节来存储。 画一个图演示一下就是这样：

 

对于 id 列来说，最终存储的结果是 ，存储这些信息占用的存储空间大小为 1 + 1 + 4 = 6 个字节。
对于 idx_key1 来说，只包含一个 key1 列，存储到 undo日志 中的相关信息分别是： 
    pos ： key1 列是排在 id 列、 trx_id 列、 roll_pointer 列之后的，它对应的 pos 值为 3 。 pos 占用1个字节来存储。 
    len ： key1 列的类型为 VARCHAR(100) ，使用 utf8 字符集，被删除的记录实际存储的内容是 AWM ，所以一共占用3个字节，也就是所以 len 的值为 3 。 len 占用1个字节来存储。 
    value ：在被删除的记录中 key1 列的值为 AWM ，也就是 value 的值为 AWM 。 value 占用3个字节 来存储。

 key1 列来说，最终存储的结果是 ，存储这些信息占用的存储空间大小 为 1 + 1 + 3 = 5 个字节。

<0, 4, 1> 和 <3, 3, 'AWM'> 和 共占用 11 个字节。然后 index_col_info len 本身占用 2 个字节，所以加起来一共占用 13 个字节，把数字 13 就填到了 index_col_info len 的 属性中。

4.2 roll pointer隐藏列的含义

占用 7 个字节的字段，本质上就是一个指向记录对应的 undo日志的指针 。

数据记录被存储到了类型为 FIL_PAGE_INDEX 的页面中（就是我们前边一直所说的 数据页 ）， undo日志 被存放到了类型为 FIL_PAGE_UNDO_LOG 的页面中。