什么是 undo log？有什么用？

八股文_MySQL面试题 0 2

参考回答

Undo Log 是 MySQL 中 InnoDB 存储引擎使用的一种日志，用于记录数据的撤销操作。其主要作用是支持事务回滚和多版本并发控制（MVCC）。当事务操作失败或主动回滚时，Undo Log 可以将数据恢复到事务开始前的状态。

详细讲解与拓展

1. Undo Log 的作用

1) 事务回滚（Rollback）
– Undo Log 记录了数据被修改前的快照。当事务需要回滚时，InnoDB 会通过 Undo Log 撤销已执行的操作，恢复到事务开始前的状态。

2) 支持 MVCC（多版本并发控制）
– Undo Log 是 MVCC 的基础，未提交事务的 Undo Log 被其他事务用作历史版本的快照，从而实现快照隔离（如 REPEATABLE READ）。

3) 事务一致性
– 在事务执行失败（如死锁或语法错误）或系统崩溃时，Undo Log 确保数据的一致性，通过回滚未完成的事务达到一致状态。

2. Undo Log 的工作原理

1) 数据修改与日志记录
– 当事务修改数据时，InnoDB 不直接覆盖原始数据，而是先将修改前的快照写入 Undo Log。
– Undo Log 保存在回滚段（Rollback Segment）中，与数据表的操作分开存储。

2) 回滚过程
– 如果事务执行失败或被主动回滚，InnoDB 根据 Undo Log 逐条撤销已执行的操作，将数据恢复到事务开始前的状态。

3. Undo Log 的内容结构

1) 逻辑日志
– 记录的是每次修改的逻辑操作，适用于 INSERT、UPDATE、DELETE 操作。
– 例子：
– 对某行执行 UPDATE，Undo Log 记录原始行的数据值。
– 对某行执行 DELETE，Undo Log 记录被删除的整行。

2) 存储方式
– Undo Log 存储在专用的 Undo 表空间中（从 MySQL 5.6 开始支持独立 Undo 表空间）。
– 数据写入表时对应生成 Undo Log，事务提交后，Undo Log 可被清理。

4. Undo Log 的应用场景

1) 事务回滚示例

假设有一个用户表 Users：

CREATE TABLE Users (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50),
    balance DECIMAL(10, 2)
);

-- 初始数据
INSERT INTO Users VALUES (1, 'Alice', 1000.00);

事务回滚操作：

START TRANSACTION;

-- 修改数据
UPDATE Users SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;

-- 发现错误，回滚事务
ROLLBACK;

在执行 UPDATE 时，Undo Log 记录原始值 balance = 1000.00。
ROLLBACK 时，通过 Undo Log 恢复 balance 为原始值。

2) MVCC 的支持

在事务 A 修改 balance 后未提交时，事务 B 仍然可以通过 Undo Log 获取 balance 的旧版本，从而实现快照隔离。
示例：
- 事务 A：UPDATE Users SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;
- 事务 B：SELECT balance FROM Users WHERE id = 1;（读取的是事务开始前的 balance 值）。

5. Undo Log 与 Redo Log 的区别

特性	Undo Log	Redo Log
作用	支持事务回滚和 MVCC	支持事务提交后的持久化和崩溃恢复
记录内容	修改前的数据快照	修改后的数据持久化记录
适用场景	事务回滚、历史快照	数据库崩溃后恢复、提高写性能
生命周期	事务提交后可被清理	持久化到磁盘直到数据同步完成

6. Undo Log 的性能优化

1) 清理 Undo Log
– 提交的事务会使 Undo Log 成为历史版本，MySQL 会自动清理这些日志。
– 可调整清理频率：

“`text
innodb_purge_threads = 4; — 控制清理线程数量
“`

2) 独立 Undo 表空间
– 将 Undo Log 存储在独立表空间中，避免与主表竞争 I/O：

“`text
innodb_undo_tablespaces = 2; — 配置独立 Undo 表空间的数量
“`

3) 减少大事务
– 大事务会产生大量 Undo Log，占用大量存储资源。应避免一次性操作过多数据。

7. Undo Log 的常见问题

1) Undo Log 的增长
– 如果事务未提交，Undo Log 无法被清理，会导致空间占用增加。
– 解决方法：及时提交或拆分大事务。

2) 清理线程性能瓶颈
– Undo Log 的清理是一个后台任务，如果清理线程不足，可能导致表空间膨胀。

总结

Undo Log 是 MySQL InnoDB 存储引擎中支持事务回滚和 MVCC 的核心机制。通过记录数据修改前的快照，Undo Log 实现了事务的撤销功能，并为快照隔离提供了历史版本支持。在实际使用中，通过合理管理 Undo Log，可以提高数据库的事务性能和并发能力，同时避免日志膨胀问题。