MySQL回滚日志（undo log）总结

一、undo log的概念

二、undo log的作用

三、undo log的存储机制

四、undo log的工作原理

五、undo log的相关参数

附录：参考资料

一、undo log的概念

undo log是mysql中比较重要的事务日志之一，顾名思义，undo log是一种用于撤销回退的日志，在事务没提交之前，MySQL会先记录更新前的数据到 undo log日志文件里面，当事务回滚时或者数据库崩溃时，可以利用 undo log来进行回退。

二、undo log的作用

在MySQL中，undo log日志的作用主要有两个：

1、提供回滚操作【undo log实现事务的原子性】

我们在进行数据更新操作的时候，不仅会记录redo log，还会记录undo log，如果因为某些原因导致事务回滚，那么这个时候MySQL就要执行回滚（rollback）操作，利用undo log将数据恢复到事务开始之前的状态。

如我们执行下面一条删除语句：

delete from user where id = 1;

那么此时undo log会记录一条对应的insert 语句【反向操作的语句】，以保证在事务回滚时，将数据还原回去。

再比如我们执行一条update语句：

update user set name = "李四" where id = 1;   ---修改之前name=张三

此时undo log会记录一条相反的update语句，如下：

update user set name = "张三" where id = 1;

如果这个修改出现异常，可以使用undo log日志来实现回滚操作，以保证事务的一致性。

2、提供多版本控制(MVCC)【undo log实现多版本并发控制（MVCC）】

MVCC，即多版本控制。在MySQL数据库InnoDB存储引擎中，用undo Log来实现多版本并发控制(MVCC)。当读取的某一行被其他事务锁定时，它可以从undo log中分析出该行记录以前的数据版本是怎样的，从而让用户能够读取到当前事务操作之前的数据【快照读】。

下面解释一下什么是快照读，与之对应的还有一个是---当前读。

快照读：

SQL读取的数据是快照版本【可见版本】，也就是历史版本，不用加锁，普通的SELECT就是快照读。

当前读：

SQL读取的数据是最新版本。通过锁机制来保证读取的数据无法通过其他事务进行修改UPDATE、DELETE、INSERT、SELECT … LOCK IN SHARE MODE、SELECT … FOR UPDATE都是当前读。

三、undo log的存储机制

undo log的存储由InnoDB存储引擎实现，数据保存在InnoDB的数据文件中。在InnoDB存储引擎中，undo log是采用分段(segment)的方式进行存储的。rollback segment称为回滚段，每个回滚段中有1024个undo log segment。在MySQL5.5之前，只支持1个rollback segment，也就是只能记录1024个undo操作。在MySQL5.5之后，可以支持128个rollback segment，分别从resg slot0 - resg slot127，每一个resg slot，也就是每一个回滚段，内部由1024个undo segment 组成，即总共可以记录128 * 1024个undo操作。

下面以一张图来说明undo log日志里面到底存了哪些信息？

如上图，可以看到，undo log日志里面不仅存放着数据更新前的记录，还记录着RowID、事务ID、回滚指针。其中事务ID每次递增，回滚指针第一次如果是insert语句的话，回滚指针为NULL，第二次update之后的undo log的回滚指针就会指向刚刚那一条undo log日志，依次类推，就会形成一条undo log的回滚链，方便找到该条记录的历史版本。

四、undo log的工作原理

在更新数据之前，MySQL会提前生成undo log日志，当事务提交的时候，并不会立即删除undo log，因为后面可能需要进行回滚操作，要执行回滚（rollback）操作时，从缓存中读取数据。undo log日志的删除是通过通过后台purge线程进行回收处理的。

同样，通过一张图来理解undo log的工作原理。

如上图：

1、事务A执行update操作，此时事务还没提交，会将数据进行备份到对应的undo buffer，然后由undo buffer持久化到磁盘中的undo log文件中，此时undo log保存了未提交之前的操作日志，接着将操作的数据，也就是Teacher表的数据持久保存到InnoDB的数据文件IBD。
2、此时事务B进行查询操作，直接从undo buffer缓存中进行读取，这时事务A还没提交事务，如果要回滚（rollback）事务，是不读磁盘的，先直接从undo buffer缓存读取。

用undo log实现原子性和持久化的事务的简化过程：

假设有A、B两个数据，值分别为1,2。

A. 事务开始
B. 记录A=1到undo log中
C. 修改A=3
D. 记录B=2到undo log中
E. 修改B=4
F. 将undo log写到磁盘 -------undo log持久化
G. 将数据写到磁盘 -------数据持久化
H. 事务提交 -------提交事务

之所以能同时保证原子性和持久化，是因为以下特点：

更新数据前记录undo log。
为了保证持久性，必须将数据在事务提交前写到磁盘，只要事务成功提交，数据必然已经持久化到磁盘。
undo log必须先于数据持久化到磁盘。如果在G,H之间发生系统崩溃，undo log是完整的，可以用来回滚。
如果在A - F之间发生系统崩溃，因为数据没有持久化到磁盘，所以磁盘上的数据还是保持在事务开始前的状态。

缺陷：每个事务提交前将数据和undo log写入磁盘，这样会导致大量的磁盘IO，因此性能较差。如果能够将数据缓存一段时间，就能减少IO提高性能，但是这样就会失去事务的持久性。

undo日志属于逻辑日志，redo是物理日志，所谓逻辑日志是undo log是记录一个操作过程，不会物理删除undo log，sql执行delete或者update操作都会记录一条undo日志。

五、undo log的相关参数

innodb_undo_directory

指定undo log日志的存储目录，默认值为./。

innodb_undo_logs

在MySQL5.6版本之后，可以通过此参数自定义多少个rollback segment，默认值为128。

innodb_undo_tablespaces

指定undo log平均分配到多少个表空间文件中，默认值为0，即全部写入一个文件中。不建议修改为非0值，我们直接使用默认值即可。

在InnoDB存储引擎中，在启动日志中也会提示：不建议修改 innodb_undo_tablespaces为非0的值。

附录：参考资料

https://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/9010872.html#auto_id_11

https://www.cnblogs.com/wyy123/p/7880077.html

《MySQL技术内幕（第5版）》