undolog实现事务原子性，redolog实现事务的持久性

Posted 2023-03-13

参考技术A undolog可以实现事务的原子性，还可以用来实现MVCC。其原理是，（开启事务后）在操作任何数据前，先将原数据备份到undolog，然后对数据进行修改，如果此过程中出现异常，或执行了rollback语句，可利用undolog中备份的数据恢复到事务开始之前的状态。

假设有A、B两个数据，值分别为1,2。 进行+2的事务操作。

A.事务开始.

B.记录A=1到undo log.

C.修改A=3.

D.记录B=2到undo log.

E.修改B=4.

F.将undo log写到磁盘。

G.将数据写到磁盘。

H.事务提交

对于数据的操作，都是先读到内存中，然后在内存中修改，最后将数据写到磁盘。

之所以能保证原子性，是因为：

A. 更新数据前记录Undo log。

B. 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。

C. Undo log必须先于数据持久化到磁盘。如果在G,H之间系统崩溃，undo log是完整的,可以用来回滚事务。

D. 如果在A-F之间系统崩溃,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。

缺点：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，因此性能很低。

所以，为了提升性能，可以在写数据到磁盘前，先写redolog，这就是wal预写日志机制，这样先写redolog日志，数据只需先写到内存，因为redolog是顺序写，而数据落盘则是随机写，要慢得多。 这样，当系统崩溃时，虽然数据没有持久化，但有redolog撑着，数据也不会丢。（innodb_flush_log_at_trx_commit  这个参数设置为2时，那么redolog每次不需落盘，而是写到os cache中（一定时间后再flush到磁盘），这样性能又大大提升，只要操作系统不宕，即便mysql宕了，数据也不会丢）

Undo + Redo事务的简化过程

A.事务开始.

B.记录A=1到undo log.

C.修改A=3.

D.记录A=3到redo log.

E.记录B=2到undo log.

F.修改B=4.

G.记录B=4到redo log.

H.将redo log写入磁盘。

I.事务提交

通过undo保证事务的原子性，redo保证持久性。

但是！！！基于以上的过程，mysql一个事务操作依旧十分繁琐，这也就是其在并发场景下需借助于nosql来提升性能

redolog和undolog属于innodb，而在mysql的server层还有一个binlog，其作用是误操作后需要靠它来恢复数据以及主从复制， mysql在update一行数据的时候：

1.执行器先找引擎取id=n这一行，id是主键，引擎直接用树搜索到这一行

2.执行器拿到引擎给的行数据，把这个值加1，得到新的一行数据，再调用引擎接口写入这行新数据

3.引擎将这行数据更新到内存中，同时将这个更新操作记录到redolog中，此时redolog处于prepare状态，然后告知执行器执行完成，随时可以提交事务

4.执行器生成这个操作的binlig，并写入磁盘

5.执行器调用引擎的提交事务接口，引擎吧刚刚写入的redolog改成提交（commit）状态，更新完成

将redolog的写入拆成两个步骤，prepare和commit，这就是两阶段提交，其目的是为了让两份日志（redolog和binlog）之间的逻辑一致

这两个日志有三点不同：

1.redolog是innodb特有，binlog是mysql server层实现的，所有引擎都可以使用，

2.redolog是物理日志，记录的是在某个数据页上做了什么修改，binlog是逻辑日志，记录的是这个语句的原始逻辑，

3.redolog是循环写的，空间固定会用完，binlog是可以追加写入的，追加写是指binlog文件写到一定大小后会切换到下一个，并不会覆盖以前的日志。

redolog和binlog互相是不可替代的，redolog的作用是提升数据写入时的性能，并保证事务的持久化特性，以及崩溃恢复的能力，而binlog 是无法支持崩溃恢复，因为它没有能力恢复“数据页”。  而binlog也有着redolog无法替代的功能，一个是归档。redo log 是循环写，写到末尾是要回到开头继续写的。这样历史日志没法保留，redolog 也就起不到归档的作用。还有很多公司有异构系统中使用到的组件（比如es，redis等），这些系统就靠消费 MySQL 的 binlog 来更新自己的数据。关掉 binlog 的话，这些下游系统就没法输入了。总之，由于现在包括 MySQL 高可用在内的很多系统机制都依赖于 binlog，所以“鸠占鹊巢”redo log 还做不到。