数据库内核月报

首先我们介绍一下mysql5.6 undo tablespace独立表空间的内容，然后我们看一下后续5.6 8.0，mysql对独立表空间做出了那些修改。

mysql5.6

从mysql5.6开始支持把undo log分开配置到独立的表空间，并放到单独的文件中；这给我们带来很多便利，对于该并发的写入，我们可以把undo文件单独部署到高速存储设备上。

参数

1，innodb_undo_tablespaces

用于设定undo独立表空间的个数，在install db时初始化并创建，之后便不能修改。

默认值为0，表示不独立设置undo tablespace，默认记录到ibdata中；否则创建多个undo文件；加入设定值为8，那么就会创建命名为undo001~undo08的undo tablespace文件，每个文件大小10M。

2，innodb_undo_logs

用于设定回滚段的个数；该变量动态可调，但是物理上的回滚段不会减少，只是控制当前使用回滚段的个数；默认值128。

3，innodb_undo_directory

当我们开启独立undo tablespace 独立表空间时，这个用来设定存放undo文件的目录。

mysql5.7

mysql5.7对于undo tablespace独立表空间的改动不大；只增加了一个功能，在线truncate undo log文件。具体参数可查看官方文档：innodb_undo_log_truncate ，官方博客对online-truncate-of-innodb-undo-tablespaces的介绍。

这个功能在生产环境的某些情况下比较有用，尤其是如果有长时间未提交事务导致浪费大量undo空间的情形。

mysql8.0

mysql8.0对undo tablespace做了进一步的优化；不仅仅支持更多的回滚段，而且还可以动态的增删undo tablespace。具体可查看mysql8.0 undo tablespace 官方文档，以及官方博客 More Flexible Undo Tablespace Management, 官方博客 CREATE UNDO TABLESPACE

SQL语句

在安装实例时，会默认创建两个undo tablespace，可以使用如下语句查看：

SELECT * FROM  INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TABLESPACES WHERE ROW_FORMAT = 'Undo';

SHOW GLOBAL STATUS LIKE '%UNDO_TABLESPACE%';

可以通过如下语句来创建undo tablespace，文件后缀必须以ibu结尾，新创建的tablespace为active状态，在创建undo tablespace时，可以使用绝对路径，也可以放在实例配置配置的undo目录下。

CREATE UNDO TABLESPACE myundo ADD DATAFILE 'myundo.ibu';

如果不想使用某个undo tablespace了，可以将其设置为inactive状态，但需要保证至少有两个active的undo tablespace；这个原因是，当有一个tablespace被truncate时，还有一个tablespace可用。当被设置了inactive后事务就不会从中分配回滚段。

ALTER UNDO TABLESPACE myundo SET INACTIVE;

在删除一个undo tablespace之前，需要先将其设置为inactive。

DROP UNDO TABLESPACE myundo;

具体实现

undo tablespace的创建。
1. server层接口类：Sql_cmd_create_undo_tablespace
2. 为undo tablespace预留的space id。
  1. s_min_undo_space_id = 0xFFFFFFF0UL - 127 * 512
  2. s_max_undo_space_id = 0xFFFFFFF0UL - 1
3. innodb_create_undo_tablespace为创建undo tablespace的函数，具体流程如下：
  1. 先调用undo::get_next_available_space_num()分配一个空闲可用的space id。
  2. 调用srv_undo_tablespace_create创建undo tablespace。
  3. 提交变更，并把此tablespace设置为active状态。
undo tablespace的修改
1. server层接口类：Sql_cmd_alter_undo_tablespace
2. 在崩溃恢复dd后，需要调用apply_dd_undo_state将undo tablespace状态更新到内存。
3. innodb的接口是innodb_alter_undo_tablespace
```
innodb_alter_undo_tablespace()
|
->innodb_alter_undo_tablespace_active（）
|
->innodb_alter_undo_tablespace_inactive()
```
  1. innodb_alter_undo_tablespace_active流程：
    1. 设置dd为active。
    2. 调用undo space的alter_active，如果当前tablespace没有被标记为trcaunte，则把回滚段设置为active。
  2. innodb_alter_undo_tablespace_inactive流程：
    1. 如果undo space为空，直接返回。
    2. 判断除此tablespace之外，还有没有两个活跃的tablespace，如果没有报错返回。
    3. 设置dd为inactive。
    4. 设置truncate frequency为1并唤醒purge线程, 这样purge线程会更频繁的去做purge操作，加快undo space的回收。
undo tablespace的删除
1. Server层接口类：Sql_cmd_drop_undo_tablespace
2. 入口函数：innodb_drop_undo_tablespace
  1. 首先判断此tablespace是否可见，以及是否是undo tablespace。
  2. 如果当前tablepace格式小于2，活跃，或者正在truncate，都不能进行删除。
  3. invalidate buffer pool中该tablespace的page
  4. 写一条删除的ddl log，来删除这个tablespace。
undo tablespace的truncate
1. 由purge线程发起，入口函数:trx_purge_truncate_marked_undo()
2. 具体流程如下：
  1. 获取MDL锁，防止space被alter/drop。
  2. 调用trx_purge_truncate_marked_undo_low()来truncate，其流程如下：
    1. 调用trx_undo_truncate_tablespace()来truncate，其流程如下：
      1. 先用 undo::use_next_space_id来获取一个新的space id。
      2. 调用fil_replace_tablespace，用新的space id来替换掉旧的space id。fil_replace_tablespace流程如下：
        
        先调用fil_delete_tablespace删除旧的tablespace。
        
        然后用之前的file_name创建新的文件。
        
        然后调用fil_space_create 创建新的tablespace，并且把新tablespace 与文件联系起来。
      3. 重新初始化回滚段与内存信息。
  3. 释放MDL锁，完成操作。
  这里使用新的space id的原因是删除重建的过程中没有做checkpoint，这时如果crash，那么可能就会存在redo修改已经不存在的page。

小结

InndoDB的undo log从5.6开始可以存储到单独的tablespace文件中。到5.7版本支持了在线undo文件truncate，解决了undo膨胀问题。而到了8.0，对undo tablespace做了进一步的优化，每个undo tablespace可以有128个回滚段，以此来减少事务使用回滚段时的锁冲突；可以在线动态增删undo tablespace，使得undo tablespace管理更加灵活。总体来看undo tablespace是朝着更加灵活的方向发展，以后会慢慢废弃掉通过配置文件配置的方式。

数据库内核月报－ 2020 / 10

MySQL · 源码分析 · undo tablespace 的发展