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为什么需要 redolog 与 undolog

作者:Dinfan
  • 2023-02-27
    广东
  • 本文字数:1047 字

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如果没有 redolog 与 undolog,能否实现事务原子性和持久性?

(本文假设读者已经理解数据库事务执行的过程,本文更关注 redolog 与 undolog 存在的必要性)

1. 假设没有 redolog 与 undolog

实际上实现数据库事务的原子性和持久性,除了 Innodb 引擎中用到的 Commit log 的方式,还有 shadow paging 的方式。(具体可以查看下面这个链接,里面的配图有一点问题,但不影响理解整体的过程。

https://www.geeksforgeeks.org/shadow-paging-dbms/

大概的过程就是拷贝多一份相关数据到 shadow table,修改后写入磁盘。最后修改数据块的指针,使原来的数据块指针指向修改后的数据块,然后事务便视为提交成功。

2. 为什么需要 redolog

redolog 是事务写入数据库前的日志记录操作,用于数据库意外断电后的数据恢复。

如果第一步可以满足事务的原子与持久化那么为什么还需要 redolog?原因很简单,性能。

为什么引入 redolog 能提高性能?

1、因为 redolog 记录的是数据变更的日志,每一条日制都是顺序追加的,比起查找、修改具体的值即随机读写提高了 IO 效率。还有其他进一步的优化,比如通过更改 redolog 写入磁盘的策略,让 redolog 先写入到内存或者是操作系统内存,从而提高 redolog 的 io 效率。

2、如果使用 shadow paging 的方式,数据的并发操作是比较困难的,因为存在 shadow table 里面的数据粒度是比较大,可以看作是好几页相关的数据,所以事务基本得用串行方式执行。而 redolog 中的日志粒度更小,所以有更强的事务并发能力。实际上是为数据隔离性的多种级别提供了可能性。

3. 为什么需要 undolog

undolog 的作用是为了宕机恢复数据或者执行回滚命令时,回滚未提交完成的事务。但是这里会有个疑问,为什么会有未提交完成的事务呢?如果事务都是先完成 redolog 的刷盘(即写入磁盘)再执行数据库上的真实修改,那么所有事务都会是提交完整的事物,不存在回滚的问题,那么也就不需要 undolog 了。原因很简单,性能。

为了提高事务写入的效率,数据库允许未完成 redolog 的事务先写入数据库,这能充分利用磁盘的 IO 性能,提高磁盘空闲时的利用率。这就是引入 undolog 的原因,是为了进一步提高性能。

但这也引入了新的问题,如果避免未提交完成但已经修改的数据被其他事务读取到呢?下次再讲讲为什么要引入事务隔离级别和 MVVC。

总结

跟架构设计是一样的,当你引入新的系统角色,引入了新的交互规则,就会增加系统的复杂度。解决了某些问题,就会产生新的问题。所以对一个系统来说,合适的设计、避免过度设计是非常重要的。


计划写一系列为什么的文章,通过思考其存在的必要性,去理解其作用,加深对知识的记忆与理解。

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