MySQL~Redo日志和Undo日志理解、为什么要有Redo日志、Redo日志的组成、特点、运行流程

事务ACID特性是如何实现的

事务的四种特性大家都知道是原子性、一致性、隔离性和持续性，也就是ACID,那么这四种特性是如何实现的呢？

• 隔离性由锁机制实现
• 剩下的三种特性由事务的redo和undo日志实现：
  1.Redo Log是重做日志，可以再写入，恢复提交事务修改的数据页操作，来保证事务的持久性
  2.Undo Log是回滚日志，回滚行记录到某个保存点，来保证事务的原子性和一致性。

redo log 是存储引擎层（innodb）生成的日志，记录的是物理层面的对数据页的操作，比如在某数据页某偏移量下写入或删除了某数据。
undo log:存储引擎层（innodb）生成的日志，记录的是逻辑层面的操作，且记录的都是相反的操作，比如对某行数据进行了insert操作，uodo日志中就会记载相反的操作delete，主要用于事务的回滚。

• Redo和Undo本质上都是一种恢复操作。
  Undo是把对数据表的操作回滚回去的行为，而Redo操作是比如对表数据进行了操作，但是没有刷新到磁盘上时，数据库宕机了，在数据库重启后，可以去Redo日志中找回这种操作的记录，继续执行。

Redo日志

数据库的存储引擎（Innodb）是以数据页为单位来管理存储空间的，所有的数据都是放在磁盘中的。
加载一个数据页中的数据，需要先将这个数据页从磁盘缓存到内存中（放在Buffer Pool中）然后才可以访问。我们对数据库的增删改操作都是对内存中数据的修改，然后内存在将数据的变动以一定的频率刷新到磁盘上。

为什么不直接修改磁盘中的数据，而是先将数据加载到内存中，在内存里修改，然后再更新到磁盘上？
因为CPU更新内存中的数据比更新磁盘中的数据要快

为什么需要Redo日志

• 内存缓冲池的存在可以消除CPU和磁盘之间的割裂
• checkpoint刷盘机制可以保证数据最终刷新到磁盘上
  但存在一个问题就是，刷盘机制不是改一点刷一点，而是一个间隔时间内刷新一次，如果在间隔时间内数据库宕机，那么这个间隔时间更新的数据就无法刷新到磁盘上，导致数据丢失。
• 这和数据库持久性相矛盾，持久性要求一旦事务提交，那么事务修改的数据就会永久保存，即使系统崩溃。
  那如何解决这个矛盾,来保证持久性？
  解决办法就是，每次对内存数据的刷新，都把操作记录下来就好了。就算数据库宕机，我们也可以重启数据库后，重新执行记录的操作，就可以将没有成功刷新的数据刷新到磁盘上。
• Innodb采用了"日志先行"策略，每次修改，先写日志，再写磁盘，只有日志写入成功，才算事务提交成功。
• 日志就是Redo 日志。如果刷盘期间数据库宕机，就可以通过Redo日志来恢复，进一步保证了四大特性中的持久性。

Redo日志特点、好处

好处：

• 相比于直接刷磁盘，redo日志降低了刷盘次数
• redo日志占用的空间非常小

特点：

• 顺序写入（执行事务时，一条语句可能产生若干个日志语句，这些日志语句是按顺序写入磁盘的，是顺序IO，效率比随机IO快）
• 不间断记录。redo 日志记录不间断，区别于bin日志一个事务提交才整个记录一次

Redo日志的组成

分为两个部分：缓冲区和日志文件区

缓冲区（redo log buffer）

• 缓冲区是内存层面的
• 缓冲区默认大小16M，最小是1M，最大4096M
• 缓冲区会将空间划分成一个个的缓冲块：
  

查看缓冲池的大小：

mysql> show variables like '%innodb_log_buffer_size%';
+------------------------+---------+
| Variable_name          | Value   |
+------------------------+---------+
| innodb_log_buffer_size | 1048576 |
+------------------------+---------+
1 row in set, 1 warning (0.12 sec)

日志文件区（redo log file）

• 日志文件是磁盘层面的
• 查看mysql目录，其中logfile0和logfile1就是redo日志的文件区：
  

Redo日志运行流程

• 过程：
  1.将原始数据从磁盘读入内存中，修改内存中的数据拷贝
  2.生成一条日志记入redo log buffer中，记录的是数据修改的值
  3.当事务提交时，将redo log buffer 中的内容刷新到redo log file ，对redo log file采取的是追加写的方式
  4.隔一段时间就将内存中修改的数据刷寻到磁盘中