Undo log读书总结

===================2021-12-17=================

undolog里保存的不是一行记录的值，而是某一种操作的反向操作，其实这个很好理解，一个update更新一行，反向操作就update回去就行了。如果保存一行的全部数据，显然冗余了。

 为了提高undolog的写入性能，每个事务都有属于自己的undolog页面链表

本文参考自：

　　https://blog.csdn.net/bohu83/article/details/81568341

　　https://zhuanlan.zhihu.com/p/155958401

　　https://baijiahao.baidu.com/s?id=1654809273831660358&wfr=spider&for=pc

 

　　1 回滚段和UNDO 段

　　　　不同于redo log，redo log可以指定存储的文件名和存储位置。undo log的存储以段为管理单位，而且实际也存储在每一个表空间文件中，而不会独立存在。

　　　　在Innodb中使用表空间，回滚段，页等多级概念结构实现undo功能

 

　　　　

　　

　　　　

 

　　　　0号回滚段被预留在ibdata中，1~32号的32个回滚段是临时表的回滚段，存储于ibtmpl文件，其余从33号开始的回滚段才是可配置的，因此InnoDB实际支出96*1024个普通事务同时在线。

　　　　每个回滚段的头部维护着一个段头页，该页中划分了1024个槽位slot（TRX_RSEG_N_SLOTS），每个slot可以对应一个undo log对象，这也是为什么说一个回滚段支持1024个事务。

　　　　

　　　　　　

• PAGE HEADER：这是INNODB中的通用的PAGE HEADER，占据38字节，这里不作仔细描述
• TRX_RSEG_MAX_SIZE：回滚段最大的大小，一般情况下为无限大
• TRX_RSEG_HISTORY_SIZE：TRX_RSEG_HISTORY链表大小，即链表上的节点数量
• TRX_RSEG_HISTORY：history链表，history链表用途后面会在以后详述。链表上的每个节点是一个地址结构，占据6个字节，包括page_no和offset。通过history list将不再使用的undo log构建成为一个链表，方便以后回收
• UNDO LOG SLOT：默认有1024项，每一项对应一个特定的UNDO LOG。

　　总结：一个段下面有1024个PAGE，该PAGE就是mysql中的一般的page，16KB。一个事务分配一个段，但是并非一个段只能给一个事务。

UNDO PAGE 格式

UNDO LOG存储在UNDO PAGE中。UNDO LOG也存在两种类型：insert undo和update undo。其中insert undo记录insert语句中生成的undo log，而update undo则记录update/delete等语句中生成的undo log。每个undo page只存储一种类型的UNDO LOG。

每创建一个trx_undo_t对象时，会先分配一个UNDO SEGMENT，以后该事务上所有的undo log所需page均从该SEGMENT上分配。而只有这个UNDO SEGMENT 的第一个PAGE被称为HEADER PAGE。HEADER PAGE与普通PAGE不一样的地方在于：它上面除了可存储普通的UNDO LOG外，还有UNDO_SEG_HDR信息，包含如下字段：

　　TRX_UNDO_STATE：标记事务状态，有TRX_UNDO_ACTIVE/TRX_UNDO_PREPARED等状态
　　TRX_UNDO_LAST_LOG：最后一个undo日志的在undo page中的偏移，通过该字段可快速定位最新undo日志的位置
　　TRX_UNDO_FSEG_HEADER：不确定，占据10个字节大小
　　TRX_UNDO_PAGE_LIST：该trx_undo_t所有的PAGE构成的双向链表头部。占据16个字节。通过它就可以遍历该trx_undo_t的所有undo page，进而找到所有的undo log内容，设计得还是很巧妙的

普通UNDO PAGE包含了header和body两个大的部分，而header中又包含三个子部分，分别是COMMON PAGE

HEADER和UNDO_PAGE_HDR。其中COMMON PAGE HEADER占据38B，是INNODB中所有PAGE共享，这里暂时不做说明。UNDO_PAGE_HDR包含以下字段：

TRX_UNDO_PAGE_TYPE：该undo page记录的undo类型，占据2个字节，目前有TRX_UNDO_INSERT、TRX_UNDO_UPDATE两种类型
TRX_UNDO_PAGE_START：该undo page记录的数据起始位置，undo log从page内的该偏移处写入，就是指图中的Data Region的起始偏移
TRX_UNDO_PAGE_FREE：该undo page记录的数据起始位置，undo log从page内的该偏移处写入，就是指图中的Data Region的起始偏移
TRX_UNDO_PAGE_NODE：这里是前后向指针，用于串联一个trx_undo_t内的所有UNDO PAGE，每个指针大小为6B，总大小12B

UNDO PAGE HEADER占据的大小为18B。

trx_undo_t、header page、undo page三者组成的关系如下图所示：

　　

 

　　2 分配undo log流程

申请 Undo Log 的流程如下:

• 首先尝试从回滚段上的 reuse list 获取 Undo Log

• 假如从回滚段的 reuse list 申请失败则需要基于事务启动时分配的回滚段申请 Undo Log 空间(trx_undo_create()):

  • 首先获取回滚段 Header(trx_rsegf_get()).

  • 从回滚段 Header 获取空闲的 Slot (trx_rsegf_undo_find_free()), 每一个 Undo slot 申请一个File Segment. (Segment的结构见InnoDB的文件组织结构)

  • 初始化 Undo Log Segment 的 Header Page 并更新回滚段的TRX_RSEG_UNDO_SLOTS

  • 根据事务的DML类型TRX_UNDO_INSERT或TRX_UNDO_UPDATE分别创建的trx_undo_t加入对应的list:

　　　　首先要明白两个概念，回滚段和undo 段，英文是rollback segment 和 undo segment.

　　　　innodb有128个rollback segment 每个rollback segment有1024个undo segment。每个undo segment就对应一个事务，并且唯一有一个HEADER PAGE，用于管理属于这个事务的undo page。

　　　　而每个undo segment所包含的数据页是不一定的，可多可少。

 

　　3 undo log格式

　　　 insert undo log（insert，insert只对本身事务可见，对其他事务无影响）

　　　　

 

　　update undo log

　　

　　上面两幅图前38个字节是文件头，和普通的数据页的前38个字节意义是一样的都是文件头。

　　注意下UNDO LOG中的灰色的undo log header，格式如下：

　　

　　主要的字段作用是：

　　

　　其中UNDO LOG HEADER包含如下字段：

• TRX_UNDO_DEL_MASKS：暂时不清楚含义
• TRX_UNDO_TRX_ID：产生该UNDO LOG的事务id
• TRX_UNDO_LOG_START：UNDO LOG DATA所在偏移
• TRX_UNDO_XID_EXISTS：UNDO LOG HEADER中是否包含XID信息，本例中演示的场景是不含XID信息的头部（字段值为FALSE），也是老版本的格式，新版本中在头部包含了XID，会在接下来分析
• TRX_UNDO_NEXT_LOG：该UNDO PAGE中后一个UNDO LOG所在偏移
• TRX_UNDO_PREV_LOG：该UNDO PAGE中前一个UNDO LOG所在偏移
• RESERVED：预留了不少字段，暂时不明白其具体含义

 　　我们在具体看一下update log 和 insert log 的存储结构。左侧是insert 右侧是 update