MySQL Redo与Undo日志详细解析

1. Redo日志的介绍

Redo日志是物理日志，记录的是页面的变化。

1.1 Redo日志的作用

• 提升数据库写入效率
• 保证数据库不丢数据，进行数据恢复

1.2 Redo日志的格式与类型

所谓REDO的组织方式，就是如何把需要的REDO内容记录到磁盘文件中，以方便高效的REDO写入，读取，恢复以及清理。我们这里把REDO从上到下分为三层：逻辑REDO层、物理REDO层和文件层。

• 逻辑REDO层

这一层是真正的REDO内容，顺序的数据流，REDO由多个不同Type的多个REDO记录收尾相连组成，有全局唯一的递增的偏移sn，InnoDB会在全局log_sys中维护当前sn的最大值，并在每次写入数据时将sn增加REDO内容长度。

• 物理REDO层

磁盘是块设备，InnoDB中也用Block的概念来读写数据，一个Block的长度OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE等于磁盘扇区的大小512B，每次IO读写的最小单位都是一个Block。

• 文件层

最终REDO会被写入到REDO日志文件中，并且日志文件是循环写入的

2. 写入Redo日志的流程（MTR）

• 用户线程的操作会首先写进log buffer中
• log buffer中的日志会顺序写入Redo逻辑日志中
• 之后会落盘持久化存储到磁盘上
• 之后通知用户已经存储完成了

3. Checkpoint机制

Checkpoint是Redo日志中脏页的标记位，有以下两个作用：

• 维护Redo日志，方便清理
• 减小重启的工作量

数据库恢复流程：

• 读取 checkpoint 信息•从 checkpoint 位置开始读取剩余日志
• 解析日志并按 space_no 与 page_id 构建 hash 表
• 应用 Redo 日志，Redo日志回放保证幂等性
• 解析 binlog 构建 xid 列表
• 扫描回滚段构建待提交事务列表
• 回滚掉未在 xid 列表中的事务

4. Undo日志介绍

Undo log是逻辑日志，记录的是数据的增量变化，它的作用是保证事务的原子性和事务并发控制。可以用于事务回滚，以及提供多版本机制（MVCC），解决读写冲突和一致性读的问题。

5. MVCC

MVCC的意义：

• 读写互不阻塞；
• 降低死锁概率；
• 实现一致性读。

UndoLog在MVCC的作用：

• 每个事务有一个单增的事务ID；
• 数据页的行记录中包含了DB_ROW_ID，DB_TRX_ID，DB_ROLL_PTR；
• DB_ROLL_PTR将数据行的所有快照记录都通过链表的结构串联了起来。

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