第14章_MySQL事务日志(下)

本文涉及的产品
云数据库 RDS MySQL,集群系列 2核4GB
推荐场景:
搭建个人博客
RDS MySQL Serverless 基础系列,0.5-2RCU 50GB
云数据库 RDS PostgreSQL,集群系列 2核4GB
简介: 第14章_MySQL事务日志

3. redo log block的结构图


一个redo log block是由日志头、日志体、日志尾组成。日志头占用12字节,日志尾占用8字节,所以一个block真正能存储的数据是512-12-8=492字节。


image-20220710223117420.png

f8bd89080651e3fdb12f06a48b9bf062.png


真正的redo日志都是存储到占用496字节大小的log block body中,图中的log block header和log block trailer存储的是一些管理信息。我们来看看这些所谓管理信息都有什么。

4b7ff02f345f3331de0a235909d30474.png

image-20220711144608223.png1.8 redo log file

1. 相关参数设置

innodb_log_group_home_dir :指定 redo log 文件组所在的路径,默认值为 ./ ,表示在数据库 的数据目录下。MySQL的默认数据目录( var/lib/mysql)下默认有两个名为 ib_logfile0 和 ib_logfile1 的文件,log buffer中的日志默认情况下就是刷新到这两个磁盘文件中。此redo日志 文件位置还可以修改。


innodb_log_files_in_group:指明redo log file的个数,命名方式如:ib_logfile0,iblogfile1… iblogfilen。默认2个,最大100个。

mysql> show variables like 'innodb_log_files_in_group';
+---------------------------+-------+
| Variable_name             | Value |
+---------------------------+-------+
| innodb_log_files_in_group | 2     |
+---------------------------+-------+
#ib_logfile0
#ib_logfile1

innodb_flush_log_at_trx_commit:控制 redo log 刷新到磁盘的策略,默认为1。


innodb_log_file_size:单个 redo log 文件设置大小,默认值为 48M 。最大值为512G,注意最大值 指的是整个 redo log 系列文件之和,即(innodb_log_files_in_group * innodb_log_file_size )不能大 于最大值512G。


mysql> show variables like 'innodb_log_file_size';
+----------------------+----------+
| Variable_name        | Value    |
+----------------------+----------+
| innodb_log_file_size | 50331648 |
+----------------------+----------+

根据业务修改其大小,以便容纳较大的事务。编辑my.cnf文件并重启数据库生效,如下所示

[root@localhost ~]# vim /etc/my.cnf
innodb_log_file_size=200M

在数据库实例更新比较频繁的情况下,可以适当加大 redo log 数组和大小。但也不推荐 redo log 设置过大,在MySQL崩溃时会重新执行REDO日志中的记录。

2. 日志文件组

image-20220711152137012.png

d16993a53967f005c358828fa6ab880f.png

总共的redo日志文件大小其实就是: innodb_log_file_size × innodb_log_files_in_group 。


采用循环使用的方式向redo日志文件组里写数据的话,会导致后写入的redo日志覆盖掉前边写的redo日志?当然!所以InnoDB的设计者提出了checkpoint的概念。


3. checkpoint


在整个日志文件组中还有两个重要的属性,分别是 write pos、checkpoint


write pos是当前记录的位置,一边写一边后移

checkpoint是当前要擦除的位置,也是往后推移

每次刷盘 redo log 记录到日志文件组中,write pos 位置就会后移更新。每次MySQL加载日志文件组恢复数据时,会清空加载过的 redo log 记录,并把check point后移更新。write pos 和 checkpoint 之间的还空着的部分可以用来写入新的 redo log 记录。

image-20220711152631108.png


如果 write pos 追上 checkpoint ,表示日志文件组满了,这时候不能再写入新的 redo log记录,MySQL 得 停下来,清空一些记录,把 checkpoint 推进一下。


image-20220711152802294.png

1.9 redo log 小结

image-20220711152930911.png

2. 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 。


2.1 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。

image-20220711153523704.png


2.2 Undo日志的作用

作用1:回滚数据

image-20220711153645204.png

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,若该记录以及被其他事务占用,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。


2.3 undo的存储结构

1. 回滚段与undo页

InnoDB对undo log的管理采用段的方式,也就是 回滚段(rollback segment) 。每个回滚段记录了 1024 个 undo log segment ,而在每个undo log segment段中进行 undo页 的申请。


在 InnoDB1.1版本之前 (不包括1.1版本),只有一个rollback segment,因此支持同时在线的事务限制为 1024 。虽然对绝大多数的应用来说都已经够用。

从1.1版本开始InnoDB支持最大 128个rollback segment ,故其支持同时在线的事务限制提高到 了 128*1024 。

mysql> show variables like 'innodb_undo_logs';
+------------------+-------+
| Variable_name    | Value |
+------------------+-------+
| innodb_undo_logs | 128   |
+------------------+-------+

image-20220711154936382.png

image-20220711155044078.png

2. 回滚段与事务

每个事务只会使用一个回滚段,一个回滚段在同一时刻可能会服务于多个事务。


当一个事务开始的时候,会制定一个回滚段,在事务进行的过程中,当数据被修改时,原始的数 据会被复制到回滚段。


在回滚段中,事务会不断填充盘区,直到事务结束或所有的空间被用完。如果当前的盘区不够 用,事务会在段中请求扩展下一个盘区,如果所有已分配的盘区都被用完,事务会覆盖最初的盘 区或者在回滚段允许的情况下扩展新的盘区来使用。


回滚段存在于undo表空间中,在数据库中可以存在多个undo表空间,但同一时刻只能使用一个 undo表空间。

mysql> show variables like 'innodb_undo_tablespaces';
+-------------------------+-------+
| Variable_name           | Value |
+-------------------------+-------+
| innodb_undo_tablespaces | 2     |
+-------------------------+-------+
# undo log的数量,最少为2. undo log的truncate操作有purge协调线程发起。在truncate某个undo log表空间的过程中,保证有一个可用的undo log可用。

当事务提交时,InnoDB存储引擎会做以下两件事情:


将undo log放入列表中,以供之后的purge操作

判断undo log所在的页是否可以重用,若可以分配给下个事务使用

3. 回滚段中的数据分类

未提交的回滚数据(uncommitted undo information):该数据所关联的事务并未提交,用于实现读一致性,所以该数据不能被其他事务的数据覆盖。

已经提交但未过期的回滚数据(committed undo information):该数据关联的事务已经提交,但是仍受到undo retention参数的保持时间的影响。

事务已经提交并过期的数据(expired undo information):事务已经提交,而且数据保存时间已经超过 undo retention参数指定的时间,属于已经过期的数据。当回滚段满了之后,就优先覆盖“事务已经提交并过期的数据"。

事务提交后不能马上删除undo log及undo log所在的页。这是因为可能还有其他事务需要通过undo log来得到行记录之前的版本。故事务提交时将undo log放入一个链表中,是否可以最终删除undo log以undo log所在页由purge线程来判断。


2.4 undo的类型

在InnoDB存储引擎中,undo log分为:


insert undo log


insert undo log是指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。


2.5 undo log的生命周期

1. 简要生成过程

以下是undo+redo事务的简化过程

假设有两个数值,分别为A=1和B=2,然后将A修改为3,B修改为4


image-20220711162414928.png只有Buffer Pool的流程:


59ae2c9731a35d01b95c8e4f563fcb81.png


有了Redo Log和Undo Log之后:


18cf172ddf8f279700d107c38b92ec18.png


在更新Buffer Pool中的数据之前,我们需要先将该数据事务开始之前的状态写入Undo Log中。假设更新到一半出错了,我们就可以通过Undo Log来回滚到事务开始前。


2. 详细生成过程

image-20220711162919157.png当我们执行INSERT时:

begin;
INSERT INTO user (name) VALUES ("tom");


c1f4e07d7c7c181609e7d4d72e905eae.png

当我们执行UPDATE时:

对应更新的操作会产生update undo log,并且会分更新主键和不更新主键的,假设现在执行:

UPDATE user SET name="Sun" WHERE id=1;

f5fbc5cd69629c0e1600904ac93d6e7e.png


这时会把老的记录写入新的undo log,让回滚指针指向新的undo log,它的undo no是1,并且新的undo log会指向老的undo log(undo no=0)。

假设现在执行:

UPDATE user SET id=2 WHERE id=1;

936977abe453e08d5d7a9154e95965ee.png


对于更新主键的操作,会先把原来的数据deletemark标识打开,这时并没有真正的删除数据,真正的删除会交给清理线程去判断,然后在后面插入一条新的数据,新的数据也会产生undo log,并且undo log的序号会递增。


可以发现每次对数据的变更都会产生一个undo log,当一条记录被变更多次时,那么就会产生多条undo log,undo log记录的是变更前的日志,并且每个undo log的序号是递增的,那么当要回滚的时候,按照序号依次向前推,就可以找到我们的原始数据了。


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:


通过undo no=3的日志把id=2的数据删除

通过undo no=2的日志把id=1的数据的deletemark还原成0

通过undo no=1的日志把id=1的数据的name还原成Tom

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页和清理page里面带有Delete_Bit标识的数据行。在InnoDB中,事务中的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。


2.6 小结


e1368ce58abd4d1dcdfad86112f31b50.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。


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