Undo Log

Undo Log是一種記錄數(shù)據(jù)庫操作的MySQL日志，通常以文件或表的形式存儲在數(shù)據(jù)庫中。

Undo Log主要用于：記錄事務(wù)執(zhí)行的所有數(shù)據(jù)變更，包括插入、更新和刪除操作。

Undo日志在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中扮演著重要的角色，其作用包括以下幾個方面：

1.支持事務(wù)的原子性

如果事務(wù)在執(zhí)行過程中失敗或被中斷，Undo Log日志可以用于撤銷該事務(wù)的部分或全部操作，將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到之前的狀態(tài)，以確保原子性。

2.支持多版本控制

有些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持多版本數(shù)據(jù)庫（MVCC），其中數(shù)據(jù)可以具有多個時間點的不同版本。

Undo日志用于維護(hù)這些不同版本的數(shù)據(jù)，以便在需要時可以回滾到先前的數(shù)據(jù)狀態(tài)。

3.數(shù)據(jù)恢復(fù)

在數(shù)據(jù)庫發(fā)生故障或崩潰時，Undo日志可以用于恢復(fù)數(shù)據(jù)庫到一致的狀態(tài)。

4.支持事務(wù)的一致性

如果事務(wù)違反了數(shù)據(jù)庫的約束條件或完整性規(guī)則，可以使用Undo日志來回滾事務(wù)，以確保數(shù)據(jù)庫的一致性。

Undo Log的工作原理

UndoLog的原理很簡單，為了滿足事務(wù)的原子性，在操作任何數(shù)據(jù)之前，首先將數(shù)據(jù)備份到一個地方，這個存儲數(shù)據(jù)備份的地方稱為UndoLog。

同一個事務(wù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行多次修改或者多個事務(wù)對同一個數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，這些修改會按照時間順序連成鏈，所以通過undo log可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)修改的歷史。

如下圖所示：

Undo日志的記錄信息：

• 每個Undo日志記錄通常包括以下信息：

• 事務(wù)ID：

  標(biāo)識

  執(zhí)行操作的事務(wù)。

• 操作類型：指示是插入、更新還是刪除操作。

• 舊數(shù)據(jù)：如果是更新或刪除操作，記錄了被更改或刪除的數(shù)據(jù)的舊值。

• 新數(shù)據(jù)：如果是插入或更新操作，記錄了新數(shù)據(jù)的值。

• 時間戳：記錄操作發(fā)生的時間。

Undo Log主要分為兩種：

1.insert undo log

代表事務(wù)在insert新記錄時產(chǎn)生的undo log，只在事務(wù)回滾時需要，并且在事務(wù)提交后可以被立即丟棄

2.update undo log

事務(wù)在進(jìn)行update或delete時產(chǎn)生的undo log，不僅在事務(wù)回滾時需要，在快照讀時也需要，所以不能隨便刪除。

只有在快照讀或事務(wù)回滾不涉及該日志時，對應(yīng)的日志才會被purge線程統(tǒng)一清除。

回滾和撤銷操作：

如果出現(xiàn)了錯誤或者用戶執(zhí)行了ROLLBACK語句，系統(tǒng)可以利用Undo Log中的備份將數(shù)據(jù)恢復(fù)到事務(wù)開始之前的狀態(tài)。

如果是回滾到事務(wù)開始前的狀態(tài)，系統(tǒng)可以簡單地刪除或撤銷Undo日志中與該事務(wù)相關(guān)的所有記錄。

如果是回滾到事務(wù)的某一點，系統(tǒng)會撤銷Undo日志中從該點之后的所有記錄。

Undo Log的存儲機(jī)制

Undo日志可以存儲在內(nèi)存中，也可以以磁盤文件的形式存儲。

Undo日志的存儲通常包括以下方面的考慮：

1.持久性

Undo日志必須確保其數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫發(fā)生故障或崩潰時不會丟失。

因此，通常會將Undo日志的數(shù)據(jù)寫入持久性存儲介質(zhì)，如磁盤，這確保了數(shù)據(jù)的持久性。

2.數(shù)據(jù)格式

Undo日志中記錄的數(shù)據(jù)通常以二進(jìn)制格式存儲，以節(jié)省空間并提高寫入和讀取性能。

數(shù)據(jù)格式需要與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相匹配，以便于撤銷操作和恢復(fù)數(shù)據(jù)。

3.分段存儲

Undo日志可以根據(jù)事務(wù)或數(shù)據(jù)塊進(jìn)行分段存儲，每個事務(wù)的Undo日志記錄可以存儲在單獨的Undo日志段中，以便更容易管理和維護(hù)。

這也有助于并發(fā)性能，因為不同事務(wù)的Undo日志可以并行寫入不同的段。

4.回滾指針

Undo日志中的每個記錄通常包括指向原始數(shù)據(jù)位置的指針，以便在需要回滾操作時可以快速找到并修改數(shù)據(jù)。

這些指針可以是物理指針（指向磁盤上的數(shù)據(jù)頁）或邏輯指針（指向數(shù)據(jù)行或數(shù)據(jù)塊）。

5.空間回收

由于Undo日志會隨著時間增長，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)通常需要執(zhí)行空間回收操作。

這可以包括標(biāo)記不再需要的Undo日志段以供重用，或者定期刪除舊的Undo日志數(shù)據(jù)，以釋放磁盤空間。

6.日志刷寫

Undo日志中的數(shù)據(jù)通常不是實時寫入磁盤的，而是由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)控制何時將數(shù)據(jù)刷寫到磁盤。

這可以通過緩沖機(jī)制來提高性能，但需要確保在發(fā)生故障時不會丟失重要的Undo日志數(shù)據(jù)。

總的來說，Undo log日志是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的一個關(guān)鍵組成部分，用于確保數(shù)據(jù)的一致性和可恢復(fù)性。

Undo log記錄了對數(shù)據(jù)庫的所有變更，以便在事務(wù)失敗或需要回滾時，可以撤銷這些變更，將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到一致的狀態(tài)。

綜上所述，Undo Log 貫穿數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理、數(shù)據(jù)恢復(fù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其完善的工作機(jī)制和存儲策略，有力地保障了數(shù)據(jù)的一致性與可恢復(fù)性，是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的核心支撐之一。想了解更多相關(guān)技術(shù)小分享可以上藍(lán)隊云官網(wǎng)查閱，更多技術(shù)問題，也可以直接咨詢。同時，藍(lán)隊云整理了運(yùn)維必備的工具包免費分享給大家使用，需要的朋友可以直接咨詢。