MySQL InnoDB undo log数据结构用法详解_Mysql

一、概念解析

1、undo log基本

undo log是innodb事务中特有的结构，它的作用有两个：

一是进行事务回滚（原子性），旧数据先放到undo log中，等rollback时再将旧数据里的数据回滚回来；
二是mvcc（隔离性），非阻塞读。

undo能够避免脏读：在操作数据之前，将数据备份到undo页中，然后在进行数据的修改，不能看到其他回话未提交的数据，当要读取被修改页数据行时，会指向备份在undo页中的数据，避免脏读。

undo回滚段头物理存储在ibdata1文件中第6个页位置。
undo log存放在数据库内部的一个特殊段中，这个段称为undo段。undo段位于共享表空间中。回滚段实际上是一种 undo 文件组织方式。

在innodb存储引擎中有rollback segment，每个回滚段记录了1024个undo log segment（slot），每个undo log segment段中进行undo页的申请。

从1.1版本开始innodb支持最大128个rollback segment，所以理论上可以支持的最大的事务上限为128*1024。

在1.2版本开始，可以通过参数对rollback segment进行设置，参数有：

参数名称	含义
innodb_undo_directory	设置回滚段文件所在的路径
innodb_undo_logs	设置回滚段的个数
innodb_undo_tablespaces	设置构成回滚段文件的数量

也就是说：

回滚段可以存放在共享表空间以外的地方，即可以设置独立表空间，innodb_undo_directory的默认值为“.”，表示当前innodb存储引擎的目录。

回滚段的个数默认值为128。

设置回滚段文件的数量后，回滚段可以较为平均地分布在多个文件中，在路径下可以看到undo为前缀的文件，该文件代表回滚段文件。

可用show variables like “innodb_undo%”;查询：

重新初始化时指定innodb_undo_tablespaces=n来设置，设置好后会在data目录下生成undo独立表空间（大小10m）：

2、事务系统头transactionsystemheader

回滚段的管理，在innodb共享表空间中，用第6个页面（5号）来管理的，这个页面专门用来存储事务系统相关信息的，源代码位于trx0sys.h，它的格式如下：

这三个参数的含义分别为：

参数名称	含义
trx_sys_trx_id_store	存储事务号
trx_sys_fseg_header	存储事务段信息
trx_sys_rsegs	数组，innodb有128个rollback segment

3、回滚段头rollbacksegmentheader

对于每一个回滚段，即上面trx_sys_rsegs数组中的一个元素，也有其自己的存储格式，代码中的宏定义位于trx0rseg.h，格式如下：

这五个信息的含义如下：

参数名称	含义
trx_rseg_max_size	所有undo段页面之和
trx_rseg_history_size	需要purge的回滚段页面数
trx_rseg_history	存储history list的链表首地址
trx_rseg_fseg_header	存储回滚段的inode位置信息
tex_rseg_undo_slots	数组，1024，每个元素是一个页面号

这五个信息存储了一个回滚段的信息，最后一个位置的数组，用来真正存储回滚段的位置。

这五个信息是从页面偏移38的位置开始存储，在trx_sys宏定义中可以查看：

4、回滚页头undologpageheader

定义在trx0undo.h，事务undo日志页面头偏移量：

其中各个参数的含义为：

参数名称	含义
trx_undo_page_type	类型，trx_undo_insert\update
trx_undo_page_start	开始存储undo日志的位置
trx_undo_page_free	结束标志
trx_undo_page_node	双向链表的指针

第一个页在undo log段的回滚日志段头：

其中各个参数的含义为：

参数名称	含义
trx_undo_state	undo段五种状态，包括trx_undo_active\cached\to_free\to_purge\prepared
trx_undo_last_log	最后一个undo日志的偏移位置
trx_undo_fseg_header	undo段inode信息
trx_undo_page_list	段链表的首地址

其中undo log段的状态有五种：

5、回滚日志头undologheader

这是回滚日志的头，在第一页的update undo log中有几个undo log headers。同样定义在trx0undo.h中，它的宏定义如下：

整理并解释其中的含义：

参数名称	含义
trx_undo_trx_id	存储当前undo日志对应事务的事务id
trx_undo_trx_no	事务序列号
trx_undo_del_marks	删除记录标记
trx_undo_log_start	存储当前页面中第一个undo日志的开始位置
trx_undo_xid_exists	标记的当前日志中有没有包含xid事务
trx_undo_dict_trans	标记当前事务是不是ddl，在回滚时判断如何操作
trx_undo_table_id	表id
trx_undo_next_log	链接指向下一个undo日志
trx_undo_prev_log	指向上一个undo日志，构成双向链表
trx_undo_history_node	存储history list中的双向链表，链表首地址

6、两种undolog格式

undo log格式有两种：

insert undo log
update undo log

其中，insert操作会产生insert undo log。因为隔离性的要求，insert操作只对事务本身可见，对其他事务不可见。并且undo log可以在事务提交后直接删除，不需要进行purge操作。

update和delete操作都会产生update undo log。对于update操作很简单，就是将旧版本的值修改为新版本的值，并且将旧版本的记录保存到undo log中；对于delete操作完后并不是真正的删除该行数据，而是将该行的数据存在undo log中，并且将标记位delete置为true，以备回滚时可以根据标记位进行逆操作，这样就能够找回之前的旧数据，起到回滚的作用。

在delete中又分为三种情况:

purge线程两个主要作用是：清理undo页和清除page里面带有delete_bit标识的数据行。在innodb中，事务中的delete操作实际上并不是真正的删除掉数据行，而是在记录上标识delete_bit，而不是真正删除记录，真正的删除工作需要后台purge线程去完成。

下面是两种undo log记录的具体的结构：

二、数据结构

与undo log相关的数据结构有trx_sys_t、trx_rsegs_t 、trx_t、trx_rseg_t、trx_undo_t、trx_undo_ptr_t等结构，其中比较重要的结构有两个：trx_rseg_t和trx_undo_t。trx_rseg_t保存回滚段的信息，trx_undo_t保存关于回滚日志的信息。

通过两种方式找到回滚日志：

结论：

1、从全局变量trx_sys中的回滚段数组rseg_array中的回滚链表update-undo_list中指针（trx_sys->rseg_array[n]->update_undo_list->start）以及当前事务trx中的回滚段指针rsegs中的slot槽区m_redo中的undo log（trx->rsegs->m_redo->update_undo）都可以找到相应的回滚段中的回滚日志。

2、事务id、回滚段id、page_no递增。

1、trx_rseg_t

回滚段的内存对象的类型是一个叫trx_rseg_t的结构，它定义在trx0rseg.h文件中，它的各成员有：

成员变量	解释
ulint id;	回滚段id
rsegmutex mutex;	回滚段mutex，保护
ulint space;	回滚段头空间
ulint page_no;	回滚段页码
page_size_t page_size;	页面大小
ulint max_size;	允许的最大页大小
ulint curr_size;	当前页的大小
ut_list_base_node_t(trx_undo_t) update_undo_list;	update回滚日志链表
ut_list_base_node_t(trx_undo_t) update_undo_cached;	为快速重用而缓存的update回滚日志链表
ut_list_base_node_t(trx_undo_t) insert_undo_list;	insert回滚日志的字段
ut_list_base_node_t(trx_undo_t) insert_undo_cached;	为快速重用而缓存的insert undo log链表
ulint last_page_no;	最后一个尚未清除的日志页码
ulint last_offset;	最后一个尚未清除的日志头的字节偏移量
trx_id_t last_trx_no;	最后一个尚未清除的日志的事务号
ibool last_del_marks;	判断最后一个尚未清除的日志是否要清除
ulint trx_ref_count;	跟踪rseg分配事务的参考计数器
bool skip_allocation;	如果为真，则跳过分配此rseg

update\insert_undo_list 用于保存产生的回滚日志，update\insert_undo_cached用于快速重用而缓存的回滚日志链表。当确定回滚日志无用时，会将回滚日志从update\insert_undo_list中摘除，放到相应的cached链表中。

2、trx_undo_t

回滚日志的内存对象的类型是一个叫trx_undo_t的结构，它定义在trx0undo.h文件中，它的各成员有：

成员变量	解释
ulint id;	回滚段内的回滚日志槽号（slot）
ulint type;	类型。trx_undo_insert\update
ulint state;	相应的回滚日志段的状态
ibool del_marks;	删除标记
trx_id_t trx_id;	事务id
xid xid;	open xa事务识别
ibool dict_operation;	是否是dict操作
table_id_t table_id;	设置表id
trx_rseg_t* rseg;	回滚日志所属的rseg回滚段
ulint space;	放置回滚日志的空间id
page_size_t page_size;	回滚日志中标题页的大小
ulint hdr_page_no;	回滚日志中标题页的页码
ulint hdr_offset;	页面上回滚日志的header偏移量
ulint last_page_no;	登录日志中最后一页的页码
ulint size;	当前页的大小
ulint empty;	回滚日志记录堆栈当前是否为空
ulint top_page_no;	链接最近撤消日志记录的页码
ulint top_offset;	最新回滚记录的偏移量
undo_no_t top_undo_no;	最新的回滚记录的编号
buf_block_t* guess_block;	猜测可能位于首页的缓冲区
ulint withdraw_clock;	存储guess_block时缓冲池的退出时钟值
ut_list_node_t(trx_undo_t) undo_list;	回滚段中的回滚日志对象链表