【MySQL高级篇笔记-MySQL事务日志(下) 】

忘是亡心i 2023-10-12 14:56 21阅读 0赞

此笔记为[尚硅谷][Link 1][MySQL高级][MySQL]篇部分内容

**目录**

一、redo日志

1、为什么需要REDO日志

2、REDO日志的好处、特点

3、redo的组成

4、redo的整体流程

5、redo log的刷盘策略

6、不同刷盘策略演示

流程图

7、写入redo log buffer 过程

1.补充概念：Mini-Transaction

2. redo 日志写入log buffer

3.redo log block的结构图

8、redo log file

1.相关参数设置

2.日志文件组

3.checkpoint

9、redo log小结

二、 Undo日志

1、如何理解Undo日志

2、Undo日志的作用

3、 undo的存储结构

1. 回滚段与undo页

2. 回滚段与事务

3. 回滚段中的数据分类

4、undo的类型

5、undo log的生命周期

1. 简要生成过程

2. 详细生成过程

3.undo log是如何回滚的

4.undo log的删除

6、小结

--------------------

> **事务有4种特性：原子性、一致性、隔离性和持久性。**那么事务的四种特性到底是基于什么机制实现呢？
> 
>  *  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 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。
> 
> 有的DBA或许会认为 UNDO 是 REDO 的逆过程，其实不然。其实不然。REDO和UNDO都可以视为是一种`恢厦操作`
> 
>  *  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，比如页号xx、偏移量ywy写入了'zzz'数据。主要为了保证数据的可靠性;
>     
>     > 提交，由redo log来保证事务的持久化。
>  *  undo log: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`(undo log回滚行记录到某种特定的版本---MVCC，即多版本并发控制)。

# 一、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。

## 1、为什么需要REDO日志 ##

![8d789624d5c249a08a1f38c8022d26ba.png][]

![00e23742b8bc4e7eb99e1804a1f69a94.png][]

## 2、REDO日志的好处、特点 ##

> **1. 好处**
> 
>  *  **redo日志降低了刷盘频率**
>  *  **redo日志占用的空间非常小**  
>     存储表空间ID、页号、偏移量以及需要更新的值，所需的存储空间是很小的，刷盘快。
> 
> **2. 特点**
> 
>  *  **redo日志是顺序写入磁盘的**
>     
>     在执行事务的过程中，每执行一条语句，就可能产生若干条redo日志，这些日志是按照产生的`顺序写入磁盘`的，也就是使用顺序Io，效率比随机Io快。
>  *  **事务执行过程中，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`数据阵层`广生的。假设一个事务，对表做10万行的记录插入，在这个过程中，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的组成 ##

Redo log可以简单分为以下两个部分：

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

![eaefa024485f485986327b56cbdaf498.png][]

*  重做日志文件 (redo log file) ，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：

![7b82e6fe49cf436bbfb5cb7409f55bdb.png][]

> **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

**体会：**Write-Ahead Log(预先日志持久化)：在持久化一个数据页之前，先将内存中相应的日志页持久化。

## 5、redo log的刷盘策略 ##

![66de79e6a3454bf5a048800110a831a2.png][]

![2126e269fa82415989ec0805165e29ea.png][]

## 6、不同刷盘策略演示 ##

### 流程图 ###

![5b909d5f4b194cadb1a058dfb25672e6.png][]

> **小结:** innodb\_flush\_log\_at\_trx\_commit=1
> 
> 为1时，只要事务提交成功,redo log记录就一定在硬盘里，**不会有任何数据丢失。**
> 
> 如果事务执行期间MySQL挂了或宕机，这部分日志丢了，但是事务并没有提交，所以日志丢了也不会有损失。可以保证ACID的D，数据绝对不会丢失，但是效率最差的。
> 
> 建议使用默认值，虽然操作系统宕机的概率理论小于数据库宕机的概率，但是一般既然使用了事务，那么数据的安全相对来说更重要些。

![a9addf2522ec433ab324a560d9129e9d.png][]

> **小结:** innodb\_flush\_log\_at\_trx\_commit=2
> 
> 为2时，只要事务提交成功,`redo log buffer`中的内容只写入文件系统缓存（ page cache ) 。
> 
> 如果仅仅只是`MySQL`挂了不会有任何数据丢失，但是操作系统宕机可能会有`1`秒数据的丢失，这种情况下无法满足ACID中的D。但是数值2肯定是效率最高的。

![84268afabb994cda970dfaf5a13707b9.png][]

## 7、写入redo log buffer 过程 ##

### 1.补充概念：Mini-Transaction ###

![6a168156bf9840f29d0d6eed4608115c.png][]

### 2. redo 日志写入log buffer ###

![37c6aacb09274af68347729d4ccabacb.png][]

![72b9668890bb421dba41d3e6d7d42281.png][]

![364e4758f8f6472eaad0e41bd9d0efcd.png][]

### 3.**redo log block的结构图** ###

![9813f39ef5094ff4bb30e496a4ecee54.png][]

![7914f91b40df4af5b59a4b5b88bfff29.png][]

## 8、redo log file ##

### 1.相关参数设置 ###

![1f86d5226bbe44778c561e6f252da826.png][]

### 2.日志文件组 ###

![ebc068352fbd4e9fac83025000e172cc.png][]

### 3.checkpoint ###

![654f6e77d3b847b0b03c07c20a13dccc.png][]

![055df7c6799c4a8a8a61275895a231d9.png][]

## 9、redo log小结 ##

> 相信大家都知道redo log的作用和它的刷盘时机、存储形式:
> 
> **InnoDB的更新操作采用的是Write Ahead Log(预先日志持久化)策略，即先写日志，再写入磁盘**

![3678224d8a6043b6919b07d0064d03a8.png][]

# 二、 Undo日志 #

--------------------

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、如何理解Undo日志 ##

> 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。但有时候事务执行到一半  
> 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，我们需要把数据改回原先的样子，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。

## 2、Undo日志的作用 ##

>  *  **作用1：回滚数据**
>     
>     用户对undo日志可能`有误解`: undo用于将数据库物理地恢复到执行语句或事务之前的样子。但事实并非如此。undo是`逻辑日志`，因此只是将数据库逻辑地恢复到原来的样子。所有修改都被逻辑地取消了，但是数据结构和页本身在回滚之后可能大不相同。
>     
>     这是因为在多用户并发系统中，可能会有数十、数百甚至数千个并发事务。数据库的主要任务就是协调对数据记录的并发访问。比如，一个事务在修改当前一个页中某几条记录，同时还有别的事务在对同一个页中另几条记录进行修改。因此，不能将一个页回滚到事务开始的样子，因为这样会影响其他事务正在进行的工作。
>  *  **作用2：MVCC**
>     
>     undo的另一个作用是MVCC，即在InnoDB存储引擎中MVCC的实现是通过undo来完成。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。

## 3、 undo的存储结构 ##

### 1. 回滚段与undo页 ###

![549ba0c0fea349139a8d8858842c3cba.png][]

### 2. 回滚段与事务 ###

![819120b4f4194455a6c4fff7ebf49377.png][]

### 3. 回滚段中的数据分类 ###

![085858cb9ec64a1aa71106372697590c.png][]

![dc87959e940f4676b970b2102620ecb0.png][]

## 4、undo的类型 ##

> 在InnoDB存储引擎中，undo log分为：
> 
>  *  insert undo log
>     
>     insert undo log是指在insert操作中产生的undo log。因为insert操作的记录，只对事务本身可见，对其他事务不可见(这是事务隔离性的要求)，故该undo log可以在事务提交后直接删除。不需要进行purge操作。
>  *  update undo log
>     
>     update undo log记录的是对delete和update操作产生的undo log。该undo log可能需要提供MVCC机制，因此**不能**在事务**提交时就进行删除**。提交时放入undo log链表，等待purge线程进行最后的删除。

## 5、undo log的生命周期 ##

### 1. 简要生成过程 ###

只有Buffer Pool的流程：![e847520772da4695a2fb7a2ec020e89d.png][]

有了Redo Log和Undo Log之后：

![d11f8152d5c6474aa3d9fc14f0c59185.png][]

### 2. 详细生成过程 ###

![7e282243ef8a4f0990febc12c53b27f8.png][]

![94ffbc796c064cba9c79623689ed7ea7.png][]

![dc0c2518bd124d13a1de409338d7ee18.png][]

### 3.undo log是如何回滚的 ###

> 以上面的例子来说，假设执行rollback，那么对应的流程应该是这样：  
> **1.** 通过undo no=3的日志把id=2的数据删除  
> **2.** 通过undo no=2的日志把id=1的数据的deletemark还原成0  
> **3.** 通过undo no=1的日志把id=1的数据的name还原成Tom  
> **4.** 通过undo no=0的日志把id=1的数据删除

### 4.**undo log的删除** ###

>  *  针对于insert undo log
>     
>     因为insert操作的记录，只对事务本身可见，对其他事务不可见。故该undo log可以在事务提交后直接删除，不需要进行purge操作。
>  *  针对于update undo log
>     
>     该undo log可能需要提供MVCC机制，因此不能在事务提交时就进行删除。提交时放入undo log链表，等待purge线程进行最后的删除。

> 补充:
> 
> purge线程两个主要作用是:`清理undo页`和`清除page里面带有Delete_Bit标识的数据`行。是InnoDB中，事分中的Delete操作实际上并不是真正的删除掉数据行，而是一种Delete Mark操作，在记录上标识Delete\_Bit，而 不删除记录。是一种"假删除"只是做了个标记，真正的删除工作需要后台purge线程去完成。

## 6、小结 ##

![550a6115e8144eb79d71bc0d950e19ea.png][]

> undo log是逻辑日志，对事务回滚时，只是将数据库逻辑地恢复到原来的样子。
> 
> redo log是物理日志，记录的是数据页的物理变化，undo log不是redo log的逆过程。

高级篇笔记PDF自取

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