MySQL 引擎特性 InnoDB undo log 漫游

本文是对整个Undo生命周期过程的阐述,代码分析基于当前最新的MySQL5.7版本。本文也可以作为了解整个Undo模块的代码导读。由于涉及到的模块众多,因此部分细节并未深入。

前言

Undo log是InnoDB MVCC事务特性的重要组成部分。当我们对记录做了变更操作时就会产生undo记录,Undo记录默认被记录到系统表空间(ibdata)中,但从5.6开始,也可以使用独立的Undo 表空间。

Undo记录中存储的是老版本数据,当一个旧的事务需要读取数据时,为了能读取到老版本的数据,需要顺着undo链找到满足其可见性的记录。当版本链很长时,通常可以认为这是个比较耗时的操作(例如bug#69812)。

大多数对数据的变更操作包括INSERT/DELETE/UPDATE,其中INSERT操作在事务提交前只对当前事务可见,因此产生的Undo日志可以在事务提交后直接删除(谁会对刚插入的数据有可见性需求呢!!),而对于UPDATE/DELETE则需要维护多版本信息,在InnoDB里,UPDATE和DELETE操作产生的Undo日志被归成一类,即update_undo。

基本文件结构

为了保证事务并发操作时,在写各自的undo log时不产生冲突,InnoDB采用回滚段的方式来维护undo log的并发写入和持久化。回滚段实际上是一种 Undo 文件组织方式,每个回滚段又有多个undo log slot。具体的文件组织方式如下图所示:

pastedGraphic.png

上图展示了基本的Undo回滚段布局结构,其中:

rseg0预留在系统表空间ibdata中;

rseg 1~rseg 32这32个回滚段存放于临时表的系统表空间中;

rseg33~ 则根据配置存放到独立undo表空间中(如果没有打开独立Undo表空间,则存放于ibdata中)

如果我们使用独立Undo tablespace,则总是从第一个Undo space开始轮询分配undo 回滚段。大多数情况下这是OK的,但假设我们将回滚段的个数从33开始依次递增配置到128,就可能导致所有的回滚段都存放在同一个undo space中。(参考函数trx_sys_create_rsegs 以及 bug#74471)

每个回滚段维护了一个段头页,在该page中又划分了1024个slot(TRX_RSEG_N_SLOTS),每个slot又对应到一个undo log对象,因此理论上InnoDB最多支持 96 * 1024个普通事务。

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关键结构体

为了便于管理和使用undo记录,在内存中维持了如下关键结构体对象:

所有回滚段都记录在trx_sys->rseg_array,数组大小为128,分别对应不同的回滚段;

rseg_array数组类型为trx_rseg_t,用于维护回滚段相关信息;

每个回滚段对象trx_rseg_t还要管理undo log信息,对应结构体为trx_undo_t,使用多个链表来维护trx_undo_t信息;

事务开启时,会专门给他指定一个回滚段,以后该事务用到的undo log页,就从该回滚段上分配;

事务提交后,需要purge的回滚段会被放到purge队列上(purge_sys->purge_queue)。

各个结构体之间的联系如下:

pastedGraphic_1.png

分配回滚段

当开启一个读写事务时(或者从只读事务转换为读写事务),我们需要预先为事务分配一个回滚段:

对于只读事务,如果产生对临时表的写入,则需要为其分配回滚段,使用临时表回滚段(第1~32号回滚段),函数入口:trx_assign_rseg -->trx_assign_rseg_low-->get_next_noredo_rseg。

在MySQL5.7中事务默认以只读事务开启,当随后判定为读写事务时,则转换成读写模式,并为其分配事务ID和回滚段,调用函数:trx_set_rw_mode -->trx_assign_rseg_low --> get_next_redo_rseg。

普通回滚段的分配方式如下:

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