图解 MySQL Undo log 存储机制及工作原理，3分钟精通！

​Undo log 是 MySQL 实现事务的关键机制之一，正确使用 Undo log ，可以极大地提高数据库的性能和并发控制能力。

Undo log 是事务原子性和一致性的保证，在事务中更新数据的前置操作，其实就是要先写入一个 Undo Log 。

本文将通过技术原理图解析：Undo Log 的存储机制、工作原理。

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1、Undo log 的概念及作用

Undo log 以逻辑方式记录数据库事务的修改操作，它记录了事务执行过程中旧值的备份，以便在事务回滚或并发控制需要时能够恢复数据。

例如：当我们执行一条 insert 语句时，Undo Log 就会记录一条相反的 delete 语句。

Undo log 的两大作用：

• 事务回滚：数据回滚操作（事务的原子性实现），在事务执行过程中，如果出现错误或需要回滚操作，Undo log 可以恢复事务执行之前的数据状态，实现事务的回滚操作。
• 并发控制：实现 MVCC 多版本并发控制，通过 Undo log 可以实现数据库并发事务的隔离性和一致性，避免数据读取和写入的冲突。

例如：

假设在用户付款过程中，发现付款金额错误，此时就需要回滚事务并使用 Undo log 中记录的旧值来恢复正确的付款金额。

-- 在事务中更新付款金额
BEGIN;
UPDATE payments SET amount = 100.00 WHERE id = 1;

-- 假设发现付款金额错误，需要回滚事务并恢复旧值
ROLLBACK;

通过回滚事务并使用 Undo log 中记录的旧值，将数据库中的付款金额恢复到事务开始之前的状态，保证了数据的一致性。

2、Undo log 的存储机制

Undo Log 存储采用分段（segment）的方式管理和记录。

Undo log 的存储控制可以通过下面这条参数实现：

show variables like '%innodb_undo%'; 

在 InnoDB 存储数据的文件中，包含了一种回滚段（Rollback Segment），每个回滚段中有 1024 个 Undo log segment（版本 5.5 后，可以支持 128 个 Rollback Segment）。

每个回滚段都对应一个或多个 Undo log 日志文件，用于记录事务执行前的数据快照、以及存储事务操作的详细信息，例如插入、更新或删除。

下面通过图例，来进一步理解 Undo log 的存储机制：

在 undo log 中，存放着数据更新前的记录，以及 RowID、事务ID、回滚指针的记录。

事务 ID 每次递增，如果回滚指针第一次是 insert 语句，回滚指针为 NULL，在第二次 update 之后，undo log 的回滚指针就会指向刚才的 undo log 日志。

以此类推，就形成了 undo log 的回滚链，这样就能十分便捷地查询到该条记录的历史版本了。

3、Undo log 的工作原理

在更新数据之前，MySQL 会提前生成 Undo Log 日志，在事务提交时不会立即删除 Undo Log，原因是之后可能还需要进行回滚操作，在执行回滚（ROLLBACK）操作时从缓存中读取数据。

Undo Log 日志的删除，是通过后台 purge 线程进行回收处理的。

• 事务 A：执行更新操作，先将更新命中的数据备份到对应的 undo buffer，再由 undo buffer 持久化到磁盘中的 undo log 文件。
• 事务 B：进行查询操作，从 undo buffer 缓存中直接读取，若回滚（rollback）事务，先从 undo buffer 缓存直接读取，不需要读磁盘。