MySQL回滾紀錄檔(undo log)的作用和使用詳解

2022-04-15 13:01:44

一、undo log的概念

undo log是mysql中比較重要的事務紀錄檔之一，顧名思義，undo log是一種用於復原回退的紀錄檔，在事務沒提交之前，MySQL會先記錄更新前的資料到 undo log紀錄檔檔案裡面，當事務回滾時或者資料庫崩潰時，可以利用 undo log來進行回退。

二、undo log的作用

在MySQL中，undo log紀錄檔的作用主要有兩個：

1、提供回滾操作【undo log實現事務的原子性】

我們在進行資料更新操作的時候，不僅會記錄redo log，還會記錄undo log，如果因為某些原因導致事務回滾，那麼這個時候MySQL就要執行回滾（rollback）操作，利用undo log將資料恢復到事務開始之前的狀態。

如我們執行下面一條刪除語句：

delete from user where id = 1;

那麼此時undo log會記錄一條對應的insert 語句【反向操作的語句】，以保證在事務回滾時，將資料還原回去。

再比如我們執行一條update語句：

update user set name = "李四" where id = 1; ---修改之前name=張三

此時undo log會記錄一條相反的update語句，如下：

update user set name = "張三" where id = 1;

如果這個修改出現異常，可以使用undo log紀錄檔來實現回滾操作，以保證事務的一致性。

2、提供多版本控制(MVCC)【undo log實現多版本並行控制（MVCC）】

MVCC，即多版本控制。在MySQL資料庫InnoDB儲存引擎中，用undo Log來實現多版本並行控制(MVCC)。當讀取的某一行被其他事務鎖定時，它可以從undo log中分析出該行記錄以前的資料版本是怎樣的，從而讓使用者能夠讀取到當前事務操作之前的資料【快照讀】。

下面解釋一下什麼是快照讀，與之對應的還有一個是---當前讀。

快照讀：

SQL讀取的資料是快照版本【可見版本】，也就是歷史版本，不用加鎖，普通的SELECT就是快照讀。

當前讀：

SQL讀取的資料是最新版本。通過鎖機制來保證讀取的資料無法通過其他事務進行修改UPDATE、DELETE、INSERT、SELECT … LOCK IN SHARE MODE、SELECT … FOR UPDATE都是當前讀。

三、undo log的儲存機制

undo log的儲存由InnoDB儲存引擎實現，資料儲存在InnoDB的資料檔案中。在InnoDB儲存引擎中，undo log是採用分段(segment)的方式進行儲存的。rollback segment稱為回滾段，每個回滾段中有1024個undo log segment。在MySQL5.5之前，只支援1個rollback segment，也就是隻能記錄1024個undo操作。在MySQL5.5之後，可以支援128個rollback segment，分別從resg slot0 - resg slot127，每一個resg slot，也就是每一個回滾段，內部由1024個undo segment 組成，即總共可以記錄128 * 1024個undo操作。

下面以一張圖來說明undo log紀錄檔裡面到底存了哪些資訊？

如上圖，可以看到，undo log紀錄檔裡面不僅存放著資料更新前的記錄，還記錄著RowID、事務ID、回滾指標。其中事務ID每次遞增，回滾指標第一次如果是insert語句的話，回滾指標為NULL，第二次update之後的undo log的回滾指標就會指向剛剛那一條undo log紀錄檔，依次類推，就會形成一條undo log的回滾鏈，方便找到該條記錄的歷史版本。

四、undo log的工作原理

在更新資料之前，MySQL會提前生成undo log紀錄檔，當事務提交的時候，並不會立即刪除undo log，因為後面可能需要進行回滾操作，要執行回滾（rollback）操作時，從快取中讀取資料。undo log紀錄檔的刪除是通過通過後臺purge執行緒進行回收處理的。

同樣，通過一張圖來理解undo log的工作原理。

如上圖：

1、事務A執行update操作，此時事務還沒提交，會將資料進行備份到對應的undo buffer，然後由undo buffer持久化到磁碟中的undo log檔案中，此時undo log儲存了未提交之前的操作紀錄檔，接著將操作的資料，也就是Teacher表的資料持久儲存到InnoDB的資料檔案IBD。

2、此時事務B進行查詢操作，直接從undo buffer快取中進行讀取，這時事務A還沒提交事務，如果要回滾（rollback）事務，是不讀磁碟的，先直接從undo buffer快取讀取。

用undo log實現原子性和持久化的事務的簡化過程：

假設有A、B兩個資料，值分別為1,2。