MySQL日志可以用来干啥？

了解MySQL的童靴们都知道，MySQL有好几种日志——undo log（回滚日志）、redo log（重做日志）还有binlog（归档日志），为啥需要这么多日志？这些日志分别都是干啥用的？在进一步探讨这么些问题之前，我们需要先了解一下一条SQL语句的执行过程。

查询语句执行流程(来源小林coding)

笔者作为一名初学小白，时常感到好奇：当执行了 SQL 语句对数据记录进行修改时，如果突然遭遇系统关机、服务器卡死等故障，这段记录修改该如何是好？

小伙伴们可能会不假思索地回答：“通过事务回滚恢复到执行增删改之前的状态！” 没错，这确实是 MySQL 保障数据安全的重要机制之一。即使我们没有显式地开启事务和提交事务，MySQL 也会隐式地启动事务执行“增删改”语句，并在执行完后自动提交事务（MySQL 默认开启了 autocommit 参数）。

但你是否想过，MySQL 是如何实现这种“时光倒流”般的神奇操作的呢？这就要归功于 MySQL 的“时光机”—— undolog、redolog 和 binlog。它们就像数据库的“守护天使”，默默地记录着数据的每一次变化，在关键时刻挺身而出，保障数据的安全性和一致性。

undolog、redolog 和 binlog 是 MySQL 保障数据安全的三大利器，它们各司其职，共同构建了 MySQL 强大的数据保护机制：

  • undolog ：负责事务的原子性和 MVCC，确保数据的一致性。
  • redolog ：负责事务的持久性，确保数据不会因故障而丢失。
  • binlog ：负责数据的备份和主从复制，确保数据的可靠性和高可用性。

接下来，我们来进一步探讨这三种日志如何实现数据库神操作。

Undo Log 是干啥的

在前言我们提到，MySQL 会隐式开启事务执行“增删改”语句，当操作过程中发生崩溃时，事务会进行回滚。那么，回滚操作中旧的数据要从哪里来呢？

想象一下，如果在执行“增删改”操作之前，我们将要操作的数据记录做一个备份，那么当我们想恢复到执行操作之前的状态时，只要对照备份的信息就可以了。

当然，每次执行操作都要进行备份会很麻烦，但我们可以根据需求进行相应的操作记录。例如：

  • 执行删除操作之前，记录要删除的记录信息，若想恢复，我们再把记录插回去；
  • 执行新增操作之前，记下新增记录的ID，撤销新增只需要把对应ID记录删除即可；
  • 执行修改操作之前，记录修改前的数据，撤销修改时只需将数据恢复到修改前的状态。

这种记录操作前数据的方式，正是 MySQL 中 Undo Log （回滚日志）的核心思想。Undo Log 记录了事务执行过程中对数据的修改操作，用于在事务回滚时撤销这些修改，将数据恢复到事务开始前的状态，它保证了事务的ACID特性中的原子性。

undo log 是一种用于撤销回退的日志。在事务没提交之前，MySQL 会先记录更新前的数据到 undo log 日
志文件里面，当事务回滚时，可以利用 undo log 来进行回滚。如下图:

image-20240917225450255

每当 InnoD8 引擎对一条记录进行操作(修改、删除、新增)时，要把回滚时需要的信息都记录到 undo log 里，发生回滚时，就读取undo log日志记录的数据，执行相反的操作来完成数据恢复。

需要注意的是，不同的操作，因需求不同，其undo log格式也不同，此处仅以更新操作的日志为例。每条记录的每一次更新操作产生的 Undo Log 格式中，都包含一个 roll_pointer 指针和一个 trx_id 事务 ID：

  • trx_id 事务 ID：用于标识该记录是被哪个事务修改的，帮助系统追踪事务的执行顺序。
  • roll_pointer 指针：将这些 Undo Log 串成一个链表，这个链表就被称为版本链。版本链记录了该记录的所有历史版本，使得系统可以在需要时回滚到任意一个历史状态。

版本链的结构如下图所示：

image-20240917232010721

另外，Undo Log 通过 ReadView + Undo Log 实现 MVCC（多版本并发控制）。

对于「读提交」和「可重复读」隔离级别的事务：

  • 「读提交」：每次 SELECT 生成新的 Read View，可能导致同一事务中多次读取同一条数据时结果不一致。
  • 「可重复读」：事务启动时生成 Read View，并在整个事务期间使用，确保读取的数据一致。

这两个隔离级别通过「事务的 Read View 里的字段」和「记录中的隐藏列（trx_id 和 roll_pointer）」进行比对，如果不满足可见性条件，就会顺着 Undo Log 版本链找到满足其可见性的记录，实现 MVCC。

因此，Undo Log 的两大作用是：

  1. 实现事务回滚，保障事务的原子性：在事务处理过程中，如果出现错误或用户执行 ROLLBACK 语句，MySQL 可以利用 Undo Log 中的历史数据将数据恢复到事务开始之前的状态。
  2. 实现 MVCC（多版本并发控制）的关键因素之一：MVCC 通过 ReadView + Undo Log 实现。Undo Log 为每条记录保存多份历史数据，MySQL 在执行快照读（普通 SELECT 语句）时，会根据事务的 Read View 里的信息，顺着 Undo Log 的版本链找到满足其可见性的记录。

Buffer Poll是干啥的

【更新中。。。】