Undo log 回滚日志是很重要的知识点， MySQL 进阶必知必会，大厂面试高频问题。

Undo Log 回滚日志记录事务执行过程中的旧值，当事务发生异常、需要回滚操作时，可使用 Undo Log 来撤销事务的变更操作，将数据恢复到事务开始之前的状态，从而确保事务的一致性，提高数据库的并发性能和系统的稳定性。

大家好，我是爱分享的程序员宝妹儿。

本篇全面深入 Undo log 回滚日志的基础概念、两大作用、物理结构、工作原理、以及其在事务中的流程等。

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01

Undo log 的基础知识

上一篇介绍了：

Undo log 的概念Undo log 的两大作用Undo log 的存储机制Undo log 的工作原理

点击蓝字回顾：图解MySQL Undo log的存储机制及工作原理，3分钟精通！

02

Undo log 的作用

Undo log 的两大作用分别是提供数据回滚、多版本控制 MVCC。

提供数据回滚（原子性）

事务具有 ACID 特性，其中，"A"代表事务的原子性（Atomicity）。

即：事务中的所有操作要么全部成功执行，要么全部回滚。

undo log（回滚日志）的回滚操作是实现原子性的关键，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，当事务回滚时或数据库崩溃时，可以利用 Undo Log 进行数据回滚。

多个行版本控制 MVCC

undo log 还有一个作用，通过 ReadView + undo log 实现 MVCC。

当用户读取某个记录时，如果这个记录已被其它的事务所占用，通过 Undo Log 读取之前的行版本信息，当前事务就可以实现非锁定读取。

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）的时候，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。

一条记录的每一次更新操作产生的 undo log 格式都有一个 roll_pointer 指针和一个 trx_id 事务id：

通过 trx_id 可以知道该记录是被哪个事务修改的；通过 roll_pointer 指针可以将这些 undo log 串成一个链表，这个链表就被称为版本链。

版本链如下图：

03

Undo log 的物理结构

Undo log 的物理结构，由上到下分别为：

回滚表空间回滚段 （undo log segment）undo log slotpage

Undo log 由 128 个回滚段（Rollback segment）构成。

其中，32 个回滚段用于系统的临时表空间，96 个回滚段用于事务。

slot 0 ，预留给系统表空间；slot 1- 32，预留给临时表空间，每次数据库重启的时候，都会重建临时表空间；slot 33-127，如果有独立表空间，则预留给UNDO独立表空间；如果没有，则预留给系统表空间。

回滚段中除去 32 个提供给临时表事务使用，剩下的 128-32=96个回滚段，可执行 96*1024 个并发事务操作，每个事务占用一个 undo segment slot。

如果事务中有临时表事务，在临时表空间中的 undo segment slot 会再占用一个 undo segment slot，即占用2个 undo segment slot。如果错误日志中有 Cannot find a free slot for an undo log，说明并发的事务太多了，需要考虑是否分流业务。

每个回滚段对应一个 segment header page，在这个 page 中又划分了 1024 个 slot，每个 slot 又对应到一个 undo log 对象。

独立表空间的 space id 是从 1 开始的，0 被预留在 ibdata 中，space id 是连续分配、并且不能断档的。

回滚段

这里再重点聊下回滚段。

回滚段（Rollback Segment）是存储 Undo log 的数据结构，由多个回滚段组成，每个回滚段有多个 undo log slot，负责存储特定范围的事务 Undo log 。

回滚段采用轮询调度的方式来分配使用，如果设置了独立表空间，就不会使用系统表空间回滚段中 undo segment，而是使用独立表空间，同时，如果回滚段正在 Truncate 操作，则不分配。

InnoDB 在 undo tablespace 中使用回滚段来组织 undo log，以及维护 undo log 的并发写入和持久化。

通过 Rollback Segment Header 来管理回滚段，Rollback Segment Header 的结构：

回滚段有 update_undo、insert_undo 两种类型。

update_undo:

只用于事务内的 update 和 delete 语句。加入到其对应 rollback segment 的 history list 数据页列表上，history list 长度加1。该 log 需要提供 MVCC 机制，因此不能在事务提交时就进行删除。提交时放入 undo log 链表，等待 purge 线程进行清除。

insert_undo：

只用于事务内的 insert 语句。新插入的记录产生的 undo 不会被任何查询语句所引用，因此可以直接释放 undo，此处 undo log 不会累加到 history list 上。insert 操作的记录只对事务本身可见，因此，该 undo log 不需要进行 purge 操作，在事务提交后就直接删除。

delete 和 update 操作最终都是由 purge 来完成的。

innodb_purge_batch_size：全局动态参数，默认值为 300，用来设置每次 purge 操作需要清理的 undo page 数量。innodb_max_purge_lag：全局动态参数，用来控制 history list 的长度，若大于该参数时，其会延缓 DML 的操作。innodb_max_purge_lag_delay：全局动态参数，用来控制 DML 操作每行数据的最大延缓时间，单位为毫秒。

如果需要对回滚段做配置，可以调整如下几个参数：

innodb_undo_log_truncate

InnoDB 的 purge 线程，根据 innodb_undo_log_truncate 设置开启或关闭、innodb_max_undo_log_size 的参数值，以及 truncate 的频率来进行空间回收和 undo file 的重新初始化。该参数生效的前提是，已设置独立表空间且独立表空间个数大于等于 2 个。

innodb_max_undo_log_size

控制最大的 undo tablespace 文件大小，当启动了 innodb_undo_log_truncate 、且 undo tablespace 超过 innodb_max_undo_log_size 阀值时，才会去尝试 truncate 。该值默认大小为 1G，truncate 后的大小默认为 10M。

innodb_undo_tablespaces

设置 undo 独立表空间个数，范围为 0-128， 默认为 0，0 表示不开启独立 undo 表空间、且 undo日志存储在 ibdata 文件中。该参数只能在最开始初始化 MySQL 实例的时候指定，如果实例已创建，这个参数是不能变动的，如果在数据库配置文件 .cnf 中指定 innodb_undo_tablespaces 的个数大于实例创建时的指定个数，就会启动失败，并提示该参数设置错误。

innodb_undo_directory

设置 rollback segment 文件所在位置的路径，这意味着 rollback segment 可以存放在共享表空间以外的位置，即可以设置为独立表空间。该参数的默认值为“.”，标识当前InnoDB存储引擎的位置的目录。

innodb_undo_log

用来设置 rollback segment 的个数。默认值为128个。

04

Undo log 在事务中的流程

事务在 undo log segment 分配、且写入 undo log 的同时，也会产生 redo log。

当事务提交时（commit）：

将 undo log 放入列表中,以供之后的 purge(pai rui chi) 线程使用；判断 undo log 所在的页能否重用，如果可以重用，则分配给下个事务使用；事务提交后，不能马上删除 undo log 及 undo log 所在的页，这是因为还有其他事务需要通过 undo log 来得到行记录之前的版本，故事务提交将 undo log 放入一个链表中，是否可以最终删除 undo log 及 undo log 所在页由 purge 线程来判断。

当事务提交时，先将 undo log 放入链表中，判断 undo 页的使用空间是否小于 3/4（表示 undo log 可否被重用）。

之后新的undo log 记录在当前的 undo log 的后面，由于存放 undo log 的列表是以记录进行组织的，undo log 可能存放着不同事务的 undo log。

因此，prege 操作需要设计磁盘的离散读取操作，这个过程很缓慢，可以通过设置 purge 线程的个数来提升回收速度。

05

总结

通过本文，我们掌握了 Undo log 回滚日志的概念、工作原理、物理结构以及在事务中的流程等，希望能帮助大家深入理解、正确应用 Undo log 。

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