InnoDB 事务

本文摘自《MYSQL技术内幕（InnoDB存储引擎）》

1.认识事务

1.1 概述

InnoDB在事务完全符合ACID的特性。

• 原子性（atomicity）：要么都全部执行，要么全部不执行，没有中间态；
• 一致性（consistency）：指事务将数据库从一种状态转变为下一种一致性的状态；
• 隔离性（isolation）：要求每个读写事务的对象对其它事务的操作对象互相分离；
• 持久性（durability）：事务一旦提交，其结果就是永久性的。

1.2. 分类

• 扁平事务
• 带有保存点的扁平事务
• 链事务
• 嵌套事务
• 分布式事务

2.事务的实现

事务隔离性由锁来实现。原子性、一致性、持久性通过数据库的redo log和undo log来完成。
redo log称为重做日志，用来保证事务的原子性和持久性。undo log用来保证事务的一致性。

redo和undo的作用都可以视为是一种恢复操作，redo恢复提交事务修改的页操作，而undo回滚行记录到某个特定版本。因此两者记录的内容不同，redo通常是物理日志，记录的是页的物理修改操作。undo是逻辑日志，根据每行记录进行记录。

2.1 redo

• 1.基本概念
  重做日志用来实现事务的持久性，即事务ACID中的D。其由两部分组成：一是内存中的重做日志缓冲（redo log buffer），其是易失的；二是重做日志文件（redo log file），其是持久的。

InnoDB是事务的存储引擎，其通过Force Log at Commit机制实现事务的持久性，即当事务提交时，必须先将该事务的所有日志写入到重做日志文件进行持久化，待事务的COMMIT操作完成才算完成。redo log基本上都是顺序写的，在数据库运行时不需要对redo log的文件进行读取操作。而undo log是需要随机读写的。

为了确保每次日志都写入重做日志文件，在每次重做日志缓冲写入重做日志文件后，InnoDB都需要调用一次fsync操作。由于重做日志文件打开并没有使用O_DIRECT选项，因此重做日志缓冲先写入文件系统缓存。为了确保重做日志写入磁盘，必须进行一次fsync操作。由于fsync的效率取决于磁盘的性能，因此磁盘的性能决定了事务提交的性能，也就是数据库的性能。

InnoDB允许用户手工设置非持久化的情况发生，以此提高数据库的性能。即当事务提交时，日志不写入重做日志文件，而是等待一个时间周期后再执行fsync操作。但宕机会丢失一部分数据。

参数innodb_flush_log_at_trx_commit用来控制重做日志刷新到磁盘的策略。默认值是1，表示事务提交时必须调用一次fsync操作， 0表示事务提交时不进行写入重做日志操作，这个操作仅在master thread中完成，而在master thread中每1s会进行一次重做日志文件的fsync操作。2表示事务提交时将重做日志写入重做日志文件，但仅写入缓存，不进行fsync操作。

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• 2. log block
     在InnoDB中，重做日志都是以512字节进行存储的。这意味着重做日志缓存、重做日志文件都是以块（block）的方式进行保存的，称之为重做日志块（redo log block），每块的大小为512字节。

若一个页中产生的重做日志数量大于512字节，那么需要分割为多个重做日志块进行存储。此外，由于重做日志块的大小和磁盘扇区大小一样，都是512字节，因此重做的日志的写入可以保证原子性，不需要doublewrite技术。

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• 3. log group
     log group为重做日志组，其中有多个重做日志文件。

2.2 undo

• 1.基本概念
  重做日志记录了事务的行为，可以很好地通过其对页进行重做操作。但是事务有时还需要进行回滚操作。这时候就需要undo。因此在对数据库进行修改时，InnoDB不但会产生redo，还会产生一定量的undo。这样如果用户执行的事务或语句由于某种原因失败了，又或者用户用一条ROLLBACK语句请求回滚，就可以利用这些undo信息将数据回滚到修改之前的样子。

redo存放在重做日志文件中，与redo不同，undo存放在数据库内部的一个特殊段（segment）中，这个段称为undo段（undo segment）。undo段位于共享表空间内。可以通过py_innodb_page_info.py工具来查看当前共享表空间中undo的数量。

• 2. undo存储管理
     InnoDB对undo的管理同样采用段的方式。但是这个段和之前介绍的段有所不同。首先InnoDB有rollback segment，每个回滚段种记录了1024个undo log segment，而在每个undo log segment段中进行undo页的申请。共享表空间偏移量为5的页（0，5）记录了所有rollback segment header所在的页，这个页的类型为FIL_PAGE_TYPE_SYS。

• 3 undo log 格式
  分为：

• insert undo log；

• update undo log；

• 4. 查看undo信息