InnoDB原子性和持久性

InnoDB原子性和持久性

  • 数据库的原子性包括两个内容:灾难恢复和事务回滚。InnoDB通过redo日志来支持灾难恢复,通过undo日志来支持事务回滚。
  • 数据库的持久性指事务一旦commit就会被持久化:通过在commit时同步写入数据库来支持。

redo日志:实现灾难恢复

InnoDBRedo
  • 为了更好的进行持久化,innodb使用WAL方式进行持久化,WAL通过将对数据的变更以追加的形式写入日志,并且在之后将变更日志应用到数据上,来将随机IO尽可能地转化为批量IO,在innodb中,这个叫做redo日志。
  • 另外,为了增加频繁申请WALBuffer,一般都会预设一个环形内存Buffer区进行重用,在innodb中,这个叫做redo log buffer。
  • innodb存在两种类型的redo日志:物理日志直接记录对页的修改,而逻辑日志则记录逻辑操作,为了保证redo日志的幂等性,意味着,对于同样状态的物理页,应用逻辑日志或者物理日志后生成的页面数据应该是一样的。
  • 在用户线程中,一个事务包含多个语句,每个语句包含多个MTR,一个MTR是对底层页面的一次完整访问,由多个Redo日志组成;每次向redo log buffer写入的基本粒度是一个MTR,这也是InnoDB引擎支持的最小并发粒度;redo log被划分为很多block,每个block的大小为512字节,等于一个扇区的大小;在commit或者其它时机,redo log被刷入磁盘。
  • lsn为内存缓冲区已写入的字节数,flushed_lsn为已刷新到磁盘的字节数,ckpt_lsn为已经应用到磁盘数据上的字节数。
  • ckpt_lsn是通过FlushList进行更新,FlushList按page修改的最小的lsn进行排序,每当队尾page刷新到磁盘上时,ckpt_lsn都进行更新。
  • 崩溃恢复:通过ckpt_lsn,可以确定崩溃恢复的起点,通过依次读取redolog直到一个不足512字节的block,则为崩溃恢复的终点,之后只要重新应用redolog到磁盘数据即可。通过比较page的FIL_PAGE_LSN和将对同一个page的redo日志行为进行划分合并,可以减少恢复的时间。

undo日志:回滚和MVCC

INNODBUndo
  • B+树索引数据中通过roll_pointer指向undo日志,uodate和delete类型的日志还有roll_pointer,指向更早的undo日志,从而形成版本链,索引数据和undo日志中的trx_id用来实现不同的隔离级别,两者结合,实现支持不同隔离级别的MVCC。
  • 所有的undo日志都保存在undo日志段中,共有128个日志段,每个段中有1024个undo日志链,通过Page5中,可以找到128个undo日志段描述页,通过undo日志段描述页中的undoslots,可以找到1024个日志链,每个日志链中包含多个undo日志页,以链表形式连接起来,第一个undo日志页中不仅记录undo日志,还记录有undo日志链信息。
  • 每个事务最多会使用4个日志链:普通表insert undo链;临时表update undo链;普通表insert undo链;临时表update undo链。划分四个不同类型的链的原因是:临时表不需要写redo日志,insert日志在事务提交后可直接释放,而update日志在事务提交后因需要支持MVCC不能直接释放而需要等待purge线程清理后再释放。
  • 日志链满足仅包含一个undo日志且使用量少于3/4时在事务提交后可以被重用,重用时,对于insert日志直接覆盖写,对于uodate日志,则通过使用UndoLogHeader中的nextLog和prevLog继续增加新的Undo链信息追加写。
  • 为事务分配undo日志链的过程:
    • 以轮转方式从128个日志段中分配日志段
    • 如果分配到的日志段中有可重用的日志链,则重用
    • 若无,则以轮转方式从1024个日志链中分配日志链
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