目录

undo log的作用

undo log的生成与管理

undo log与事务操作

undo log的配置与优化

undo log结构

整体结构

回滚段（Rollback Segment）

undo log段（Undo Log Segment）

undo log页（Undo Log Page）

undo log记录（Undo Log Record）

文件组织方式

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MySQL数据库的InnoDB存储引擎中的undo log（回滚日志）是确保事务ACID特性中原子性的关键组件。以下是对undo log的详细解释：

undo log的作用

1. 实现事务回滚：

   • 在事务处理过程中，如果出现了错误或者用户执行了ROLLBACK语句，MySQL可以利用undo log中的历史数据将数据恢复到事务开始之前的状态。

2. 实现多版本并发控制（MVCC）：

   • undo log为每条记录保存多份历史数据，MySQL在执行快照读（普通SELECT语句）的时候，会根据事务的Read View里的信息，顺着undo log的版本链找到满足其可见性的记录。

undo log的生成与管理

1. 生成时机：

   • 每当InnoDB引擎对一条记录进行操作（修改、删除、新增）时，会把回滚时需要的信息都记录到undo log里。

2. 管理方式：

   • InnoDB对undo log文件的管理采用段的方式，即回滚段（rollback segment）。每个回滚段记录了多个undo log segment，每个事务只会使用一个undo log segment。
   • 在MySQL 5.5及之前的版本中，只有一个回滚段，因此最大同时支持的事务数量为1024个。从MySQL 5.6开始，InnoDB支持最大128个回滚段，因此其支持同时在线的事务限制提高到了128×1024。

3. 回收处理：

   • 事务在提交时，并不会立刻删除undo log。InnoDB会将该事务对应的undo log放入到删除列表中，后续会通过后台线程purge thread进行回收处理。

undo log与事务操作

1. 插入操作：

   • 在插入一条记录时，undo log会记录这条记录的主键值。这样，在回滚时只需要把这个主键值对应的记录删掉即可。

2. 删除操作：

   • 在删除一条记录时，undo log会记录这条记录中的内容。这样，在回滚时再把由这些内容组成的记录插入到表中即可。

3. 更新操作：

   • 在更新一条记录时，undo log会记录被更新的列的旧值。这样，在回滚时再把这些列更新为旧值即可。

undo log的配置与优化

1. 设置undo log文件所在的路径：

   • 可以通过innodb_undo_directory参数来设置undo log文件所在的路径。该参数的默认值为"./"，即innodb数据文件存储位置。

2. 设置undo log文件内部回滚段的个数：

   • 可以通过innodb_undo_logs参数来设置undo log文件内部回滚段的个数。默认值为128。

3. 设置undo log文件的数量：

   • 可以通过innodb_undo_tablespaces参数来设置undo log文件的数量，这样回滚段可以较为平均地分布在多个文件中。

undo log结构

整体结构

undo log存放在数据库内部的一个特殊段中，这个段称为undo段，它位于共享表空间中。从MySQL 5.6版本开始，undo log也可以存储在独立表空间中。

回滚段（Rollback Segment）

1. 概念：

   • 回滚段是undo log的一种组织方式，它用于维护undo log的并发写入和持久化。

2. 结构：

   • 每个回滚段记录了多个undo log segment（slot），每个事务在需要记录undo log时会申请一个或两个slot（insert和update/delete分开）。
   • Rollback Segment Header（回滚段头）通常位于回滚段的第一个页，它管理着回滚段的各种信息，如最大page数、history list包含的page数、history list的Base Node等。

undo log段（Undo Log Segment）

1. 概念：

   • undo log段是undo log的基本存储单位，它包含了多个undo log page。

2. 结构：

   • 每个undo log段都有一个Undo Segment Header（undo段头），它记录了该段的状态、最后一个undo log header的位置等信息。
   • undo log page是undo log的实际存储单元，它包含了undo log记录以及页头信息等。

undo log页（Undo Log Page）

1. 概念：

   • undo log页是undo log记录的基本存储单元，它包含了多个undo log记录。

2. 结构：

   • 每个undo log页都有一个页头（Undo Page Header），它记录了该页的一些状态信息，如页类型、最新事务开始记录undo log的起始位置、页内空闲空间起始地址等。
   • undo log记录则存储在页体的空闲空间中，每个记录都包含了事务ID、事务号、删除标记、日志起始偏移量等信息。

undo log记录（Undo Log Record）

1. 概念：

   • undo log记录是undo log的最小存储单元，它记录了某个事务对数据库的具体修改操作。

2. 结构：

   • undo log记录包含了事务ID、事务号、操作类型（如insert、update、delete）、操作前的数据值等信息。对于insert操作，undo log记录会包含插入记录的主键值；对于delete操作，undo log记录会包含被删除记录的内容；对于update操作，undo log记录会包含被更新列的旧值。

文件组织方式

1. header page和normal page：

   • undo page一般分为header page和normal page两种。header page除了包含normal page的信息外，还包含一些undo segment信息。一个undo header page同一时刻只隶属于同一个活跃事务，但它可能包含多个已经提交的事务和一个活跃事务的undo log记录。当活跃事务产生的undo record超过undo header page容量后，会单独再为此事务分配undo normal page。

2. history list：

   • 已经提交但还没有被purge线程回收的undo log会被串联起来形成一个history list。purge线程可以通过这个list对没有事务使用的undo log进行回收处理。