事务是访问并更新数据库中各种数据项的一个程序执行单元。在事务中的操作，要么都做修改，要么都不做，这是事务的目的，也是数据库区别于文件系统的重要特征。

理论上，必须同时满足A(原子性)、C(一致性)、I(隔离性)、D(持久性)四个特性的才能称之为事务，但是要知道的是，在实际应用中，数据库厂商会考虑到各种需求的存在，某些数据库引擎并没有严格去满足ACID的特性。

在以上4个特性中，原子性、一致性、持久性是通过数据库的redo log和undo log来实现的，也是本系列的重点，隔离性是通过锁来实现的，此文不表。

redo

redo log

redo log也叫做重做日志，是事务用来实现持久性的主要技术。该日志由两部分组成，一是内存中的重做日志缓存，由于是在系统内存，所以系统宕机就会丢失，但是读写快；二是重做日志文件，在磁盘上，系统与数据库的崩溃都影响不到，是持久的。这节就来梳理一下redo log的数据结构和存储过程。

redo log的通用格式如下图：

重做日志格式

前三个字段是所有重做日志相同的部分，是redo log的header：
redo_log_type记录重做日志的类型
space表示空间的ID
page_no是页的偏移量
之后的redo log body的部分就视类型不同而存储不同的内容了，长度不固定。InnoDB1.2版本总共有51种重做日志类型。

log block

当一个事务提交时就会产生上述的redo log，那最终是否以这样的结构存入log file呢，并不是，这个log首先会被组织成log block，log block才是最终存储的基本单元。log block的结构如图：

log block

可以看到一个log block的大小总共是512字节，与磁盘的扇区大小一致。512字节中包含12字节的heder和8字节的tailer。实际存储log的大小是492字节。

header中包含4个字段，按照从上到下分别占4、2、2、4字节。
LOG_BLOCK_HDR_NO是用来标记log block在log buffer中的位置的，这个log buffer的作用后文再说。这个字段的第1位是用来判断是否是flash big，就是这位并不能用来记录位置，所以这个字段最多的地址空间是2G。
LOG_BLOCK_HDR_DATA_LEN表示log block占用的大小，因为是2字节，所以最大能表示512K的空间，正好是log block的最大容量。
LOG_BLOCK_FIRST_REC_GROUP表示log block中第一个重做日志所在偏移量。举个例子，如果一个日志的大小小于492，那这个日志就是这个block里的第一个日志，偏移量就是12字节。如果现在有个日志是762字节，现在需要两个block才能存储，对于第二个block来说，还需要额外存储762 - 492 = 270字节的内容，那对于这个block，需要注意的是，这个270字节的内容并不能算是第二个block里的第一条日志，这个日志后来存储到block的才算是第一条日志，所以在这个block中，这个字段的值应该是270 + 12 = 282。
LOG_BLOCK_CHECKPOINT_NO表示该block最后被写入时的检查点第4字节的值（不知道是不是翻译的问题，并没有理解这句话的意思）。

redo log的同步

上述行为都是在内存进行的，MySQL为了实现持久化如何需要将这些日志同步到磁盘，MySQL里有三种策略：

先介绍MySQL默认的方式，就是每次事务提交时都将生成的log block刷新到磁盘，由于I/O是非常昂贵的操作，所以这种方式的效率相当低下，一般没有人会用，但是这种方式最安全，不会因为数据库或者系统崩溃丢失日志。

第二种是事务提交时将日志写入log buffer，但是不写入重做日志文件的系统缓存中（上文提到重做日志包含缓存和磁盘文件），然后每秒进行一次刷新到磁盘的操作。这种策略一旦遇到数据库崩溃那么未被刷新到磁盘的内容将会丢失，是三种策略中最不安全的一种。

第三种策略是事务提交时将log block写入重做日志缓存，然后每秒刷新到磁盘。这个策略比第二种要安全一些，除非系统宕机，否则日志不会丢失。

log group & redo log file

log group是一个逻辑上的概念，由多个重做日志文件组成，InnoDB存储引擎只有一个log group。下图就是log group的结构：

log group

根据前文的介绍，log block里才是log的内容，但是从图中可以看到，redo log file除了log block，前面还有4个块存的是log无关的信息，更有意思的是，这两个redo log file，group里只有第一个前4块有内容，第二个是留空的，其实不光是第二个，同一个group里除了第一个file，后面所有的log file的前4块都没有内容。下面来解读一下第一个log file的前4块的内容。

根据前面的介绍，每一个log block的大小是512字节，同样地，这4块每块的大小也是512字节，总共就是2K的内容。先说header后面的存储的是checkpoint值，checkpoint表示的是已经到刷新到数据库磁盘页的位置，cp1和cp2是交替写入的，为了避免因介质失败而导致无法找到可以用的checkpoint。

LSN

LSN是Log Sequence Number的缩写，不同位置的LSN具有不同的含义。InnoDB引擎中，LSN占用8字节，记录重做日志写入的总量，log file header里也有一个LSN，表示该页最后刷新时的位置，这个字段最重要的作用用来同步日志和数据库中的内容，也相当于附带了版本校验的功能。来看一个数据库恢复的例子：

恢复

redo log的LSN为13000，而数据库里的LSN为10000，说明数据库的版本落后于redo log，需要进行恢复，这时就会从redo log file10000的位置开始，将10000-13000之间的内容恢复到数据库。