MySQL --- 读书笔记 --- 事务日志

事务的ACID特性是基于什么机制实现的

• 事务的隔离性是由锁机制实现的
• 而原子性、一致性、持久性由事务的redo和undo日志来保证的
  • redo日志，叫做重做日志，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。是存储引擎生成的日志，记录的是物理级别上的页修改操作，比如页号xxx,偏移量yyy，写入zzz数据。主要为了保证数据的可靠性
  • undo日志，叫做回滚日志，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。是存储引擎生成的日志，记录的是逻辑操作的日志，比如对某一行数据进行INSERT语句操作，那么undo日志就会记录一条与之相反的DELETE操作。主要用于事务的回滚和一致性非锁定读（MVCC）

1. redo日志

InnoDB是以页为单位管理存储空间的，在访问页之前，都需要将页从磁盘上缓存到Buffer Pool中才可以访问。所有的记录变更都需要先更新Buffer Pool上的数据，然后Buffer Pool中的脏页会以一定的频率刷新到磁盘，通过缓存来优化CPU和磁盘之间的鸿沟，保证整体性能不会下降太快

1.1 为什么需要redo日志

一方面，缓存可以帮助消除CPU和磁盘之间速度差，checkpoint机制可以保证数据的最终落盘，然而checkpoint不是每次变更都会触发，而是由master线程隔一段时间去处理的。那么在最坏情况下，一定会出现数据丢失。

另一方面，事务包含持久性的特性，也就是当事务提交成功后，即使系统崩溃，这个事务对数据库的修改也不能丢失。

那么，我们不需要在每次修改的时候，就马上刷新脏页到磁盘，如果修改的数据量很小，太浪费资源，而且修改的页不一定是连续的，出现随机I/O后，磁盘更新更慢。所以，我只需要记录一下，修改了什么。

InnoDB采用了WAL技术（Write-Ahead Logging），这种技术的思想是先写日志，再写磁盘，只有日志写入成功，才算事务提交成功，当发生宕机且数据未刷到磁盘的时候，可以通过redo日志恢复

1.2 redo日志的好处、特点

优点

存储表空间ID、页号、偏移量、以及需要更新的值，所需的空间小，刷盘快

• 降低了刷盘频率
• 占用空间小

特点

• 日志是顺序写入磁盘，顺序I/O效率更高
• 事务执行过程中，日志不断记录

1.3 redo日志的组成

• redo log buffer

在服务器启动时，就申请了一大片的连续空间，默认是16MB，这边内存空间被划分成若干个连续的redo log block，一个block占用512byte

• redo log file

1.4 redo的整体流程

1.5 redo的刷盘策略

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，只是刷入文件系统缓存（page cache）中，真正的写入是由操作系统来决定。那么对于InnoDB来说就有一个问题，如果系统宕机了，数据就没了。

针对这种情况，InnoDB给出了innodb_flush_log_at_trx_commit参数，该参数控制事务提交的时候，如何将redo log buffer中的日志刷新到redo log file。它有三种策略

• 设置0：表示事务提交时不进行刷新（系统默认每隔1s进行一次redo日志的同步）
• 设置1：每次事务提交都将进行同步，刷盘操作（默认）
• 设置2：每次提交事务都只把redo log buffer写入page cache，不进行同步，由os决定同步

2. Undo日志

在事务中，更新数据之前，需要写入一个undo log

此外，undo log会产生redo log，这是因为undo log也需要持久性

2.2 undo日志的作用

• 回滚数据

undo是逻辑日志，因此只是将数据库恢复到原来的样子，所有修改都被逻辑取消了，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，可能会有成百上千的并发事务，数据库的主要任务是协调对数据记录的并发访问。比如一个事务修改当前一个页的几个记录，同时也有一个事务修改同一个页的其他几个记录，因此，不能将一个页回滚到事务开始的样子，这样会影响其他事务正在进行的工作

• MVCC

在InnoDB中MVCC的实现是通过undo日志来完成的。当用户读取一条记录时，若记录已经被其他事务占用了，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

undo日志的生成过程

1. 简要

2. 详细

行记录都有的隐藏记录：事务ID和回滚指针

回滚指针：当新增或者修改一个行记录，会首先产生一个undo log，然后记录的回滚指针就会指向这个undo log，同时如果是更新操作，那么新的undo log会有指向旧的undo log的指针