在数据库中，Redo Log 和 Undo Log 是两种日志机制，分别用于不同的目的，保障数据的一致性、完整性和恢复能力。
1. 定义和作用
- Redo Log（重做日志）：
Redo Log 是记录已经提交的事务对数据库的修改操作，主要用于崩溃恢复 。在数据库出现故障时，Redo Log 能帮助数据库重做（恢复）已经提交但尚未写入数据文件的操作，确保数据一致性。 - Undo Log（回滚日志）：
Undo Log 记录未提交事务的反向操作 ，用于事务回滚。如果某个事务需要回滚（比如用户取消了操作或出现错误），数据库可以通过 Undo Log 恢复到事务之前的状态，确保数据库的一致性。
2. 记录内容
- Redo Log：
Redo Log 记录的是对数据的物理修改 ，即某个事务对数据页的具体修改内容。这种日志记录的是如何将数据库修改成新的状态，通常是针对已提交事务的变化。 - Undo Log：
Undo Log 记录的是相反操作 ，即撤销某个未提交事务所做的修改。例如，如果事务进行了数据插入操作，Undo Log 会记录删除该数据的操作。它保存的是事务在数据库中的初始状态，方便在需要时进行回滚。
3. 触发时机
- Redo Log：
Redo Log 会在事务修改数据时被立即写入，用于记录这些修改操作。即使数据尚未真正写入磁盘，Redo Log 也已经记录了这些变更，以便在数据库崩溃后能够重新执行这些修改。 - Undo Log：
Undo Log 在事务开始时就开始记录每一步操作的反向操作，确保在事务回滚时可以正确恢复到事务之前的状态。这是为了保证事务的原子性。
4. 恢复场景
- Redo Log：
当数据库崩溃或意外关闭时，通过 Redo Log 进行恢复。它可以将已提交的事务重新应用到数据库中，即使这些修改还未写入磁盘。 - Undo Log：
当事务被取消或出现错误时，通过 Undo Log 进行回滚操作。它可以将数据库恢复到事务开始之前的状态，保证数据的完整性。
5. 性能影响
- Redo Log：
Redo Log 通过记录已经提交事务的修改操作，减少了频繁写入数据文件的压力，因此可以提高数据库的写入性能。然而，为保证事务持久性，Redo Log 需要快速写入。 - Undo Log：
Undo Log 需要记录每个未提交事务的逆操作，回滚操作越多，Undo Log 所占用的空间就越大。当回滚事务增多时，数据库性能可能受到影响。
6. 数据持久性
- Redo Log：
确保提交的事务即使在数据库崩溃后也能恢复，体现了事务的持久性（Durability）。数据库会先写入 Redo Log，再提交事务，以确保数据不会丢失。 - Undo Log：
确保事务未提交前，所有的操作都可以撤销，体现了事务的原子性（Atomicity）。通过 Undo Log，未提交的事务可以被撤回，不会影响数据库的其他部分。
7. 使用场景
- Redo Log：
主要用于崩溃恢复。在系统故障或断电后，可以根据 Redo Log 重新执行已提交的事务操作，以保证数据的完整性。 - Undo Log：
主要用于事务回滚。当用户取消操作或出现事务冲突时，Undo Log 通过撤销未提交的修改，确保数据回到正确的状态。
总结
| 对比项 | Redo Log（重做日志） | Undo Log（回滚日志） |
|---|---|---|
| 作用 | 崩溃恢复，重做已提交的事务修改 | 事务回滚，撤销未提交的事务操作 |
| 记录内容 | 数据修改的正向操作（物理变更） | 事务的反向操作（撤销步骤） |
| 触发时机 | 事务提交或数据修改时记录 | 事务开始时记录逆操作 |
| 恢复场景 | 系统崩溃后，恢复已提交数据 | 事务失败或取消时，回滚未提交数据 |
| 数据持久性 | 保证已提交事务的数据持久化 | 保证事务的原子性，可撤销未提交操作 |
| 使用场景 | 崩溃恢复，重做已提交修改 | 事务回滚，撤销未提交的事务 |
简而言之，Redo Log 主要用于恢复已提交的事务 ，而 Undo Log 则用于回滚未提交的事务，共同保障了数据库的可靠性和一致性。
Redo Log具体记录内容
Redo Log 记录的是事务对数据库的物理修改，其主要目的是在数据库崩溃或异常时，帮助系统将已经提交但尚未持久化的数据恢复到最新状态。它的记录内容非常具体，主要包括事务的修改操作以及这些操作所涉及的数据库页、块等。为了更好地理解，以下是一个具体的例子：
场景假设
假设我们有一张名为 employees 的表，包含两列：id 和 salary。我们要执行一个事务，更新员工的薪水。
sql
BEGIN;
UPDATE employees SET salary = salary + 500 WHERE id = 1001;
COMMIT;Redo Log 记录的内容
当执行上述事务时，Redo Log 会记录事务对数据库的修改。具体的内容可以分为以下几个部分：
-
事务的开始标记： 在事务开始时，Redo Log 会记录一个事务开始的标记。它表明一个新的事务正在进行，通常包括事务的唯一标识符（事务ID）。
例如：
sqlBEGIN TRANSACTION: TXID = 12345 -
物理修改操作记录： 当 SQL 更新操作被执行时，数据库会查找到目标数据所在的数据页（通常数据按页存储，每页固定大小），并且修改该页中相关数据的值。
在这个例子中，事务要修改
employees表中id = 1001的员工记录的salary。数据库会定位到存储该记录的页面（假设是数据页PAGE 5432），并修改该记录。Redo Log 会记录：
- 修改的数据页ID （例如
PAGE 5432） - 该页中被修改的具体字节偏移（表明是哪个字段被修改）
- 旧值和新值（或者只记录新值，取决于具体的数据库实现）
例如：
yamlMODIFY PAGE: PAGE 5432, OFFSET 200, OLD VALUE: 5000, NEW VALUE: 5500这表示在
PAGE 5432的偏移量为200处，salary从5000被修改为5500。 - 修改的数据页ID （例如
-
事务的提交标记： 当事务执行到
COMMIT时，Redo Log 会记录一个事务提交的标记，表示该事务已提交，所有的修改操作都是持久的。如果数据库崩溃，恢复机制会根据这个提交标记来重做该事务的修改。例如：
sqlCOMMIT TRANSACTION: TXID = 12345
Redo Log 恢复场景
假设在该事务提交后，数据尚未写入磁盘，但数据库突然崩溃了。在重启数据库时，恢复机制会通过 Redo Log 进行如下操作：
- 通过 Redo Log 找到事务
TXID = 12345的修改记录。 - 发现该事务已经提交，所以需要重做事务的修改。
- 根据 Redo Log 记录的内容，找到
PAGE 5432，并将偏移量200处的salary值恢复为5500。
Redo Log 记录的内容详解
Redo Log 具体记录的内容，通常包括以下信息：
- 事务ID（Transaction ID, TXID）： 用于唯一标识事务。
- 操作类型： 包括事务开始、提交或修改数据页。
- 表或页面的唯一标识符： 记录被修改的表或数据页的ID。
- 数据页的偏移量： 被修改的具体数据位置，以字节偏移量表示。
- 修改的内容： 包括修改前的旧值、修改后的新值（有时Redo Log只记录新值）。
总结
Redo Log 通过记录物理级别的修改（例如某个数据页的具体字节变化），保证了即使数据库发生崩溃，已提交的事务也不会丢失。它记录了事务从开始到提交的所有操作，确保数据库能够在崩溃后恢复一致性。
Undo Log 记录的是数据库中事务未提交的反向操作，它的主要目的是支持事务回滚。当事务在执行过程中出现问题或用户主动取消操作时，Undo Log 能帮助数据库撤销未提交的更改，将数据恢复到修改之前的状态。
Undo Log 的基本记录内容
Undo Log 记录的是事务进行的每一个修改前的旧值。通过这些旧值，在事务需要回滚时，数据库可以撤销未提交的修改，将数据恢复为修改前的状态。
举例说明
假设我们有一张名为 employees 的表，其中包含两列：id 和 salary。我们进行一个事务来更新某位员工的薪水，但在事务提交前发生了错误，导致需要回滚。
场景
sql
BEGIN;
UPDATE employees SET salary = salary + 500 WHERE id = 1001;
-- 某种原因导致事务失败或被取消
ROLLBACK;Undo Log 的记录过程
-
事务开始： 在事务开始时，数据库不会立即记录在 Undo Log 中，而是等待具体的修改操作发生。
-
修改操作的 Undo Log 记录： 当我们执行
UPDATE employees SET salary = salary + 500 WHERE id = 1001时，数据库会先记录下修改前的数据，以便在回滚时可以还原。具体地，数据库会记录该员工的salary修改前的值，假设原来的salary = 5000，修改后的新值是5500。Undo Log 会记录：
- 修改前的旧值 （即
salary = 5000） - 修改的位置（包括数据页和偏移量，类似于 Redo Log 中的记录方式）
示例记录如下：
yamlUNDO LOG: PAGE 5432, OFFSET 200, OLD VALUE: 5000这条记录表明，如果回滚，数据库应该将数据页
PAGE 5432的偏移量200处的值恢复为5000，即回滚前的薪水。 - 修改前的旧值 （即
-
回滚操作： 当事务执行
ROLLBACK时，数据库会查找 Undo Log，按照逆序 撤销该事务做出的修改。这里，Undo Log 会根据记录，将员工的薪水从5500恢复到5000，使数据库回到事务开始时的状态。回滚过程会依次撤销每一项操作。对于这个示例，数据库将会：
- 找到
PAGE 5432，恢复偏移量200处的值为5000，即回滚薪水的增加操作。
- 找到
-
事务结束： 当事务完全回滚后，数据库会删除与该事务相关的 Undo Log 记录，以释放空间。
Undo Log 记录的内容详解
Undo Log 通常记录以下几项内容：
- 事务ID（Transaction ID, TXID）： 标识当前事务。
- 操作类型： 记录修改类型（如 INSERT、UPDATE、DELETE）。
- 表或数据页标识符： 记录被修改的表或页的标识符。
- 修改的位置： 指出具体数据的位置（例如数据页ID、偏移量等）。
- 旧值： 记录修改前的数据（用于回滚操作）。
更复杂的场景
假设我们进行一次插入操作，并且在之后回滚。Undo Log 在这种情况下也会记录下反向操作。
sql
BEGIN;
INSERT INTO employees (id, salary) VALUES (1002, 3000);
ROLLBACK;在这种场景下，Undo Log 会记录插入了新的记录。为了能够回滚，Undo Log 必须记录删除新插入记录的操作。也就是说，Undo Log 会记载：
sql
UNDO LOG: DELETE ROW WHERE id = 1002当事务回滚时，Undo Log 会执行这个删除操作，移除新插入的记录 id = 1002，使数据库回到插入前的状态。
总结
Undo Log 主要用于事务回滚，它记录了每个事务操作前的旧值或相应的反向操作。例如：
- 在 UPDATE 操作中，Undo Log 记录修改前的值。
- 在 INSERT 操作中，Undo Log 记录要删除新插入的行。
- 在 DELETE 操作中，Undo Log 记录要恢复的被删除数据。
Undo Log 使得数据库能够轻松地将未提交的事务进行回滚，恢复数据一致性，确保事务的原子性。
思考题：假如插入了id=1002数据被回滚了，再次插入id是多少
如果插入了 id=1002 的数据后进行了回滚，那么该条记录实际上并没有持久化到数据库中，也就是说 id=1002 并不存在于数据库中。
当你再次插入 一条记录时，id 的生成方式取决于主键生成策略，通常有以下几种情况：
1. 手动插入 id
如果 id 是由用户手动指定的，那么回滚后再次插入时，你可以再次使用 id=1002，因为之前的插入操作并未成功，1002 这个值并没有占用。例如：
sql
INSERT INTO employees (id, salary) VALUES (1002, 3000);在这种情况下，回滚后你可以再次使用 1002 作为 id，因为它从未真正被插入到数据库中。
2. 自增主键（AUTO_INCREMENT）
如果 id 是使用数据库的自增主键 （如 MySQL 的 AUTO_INCREMENT），情况会有所不同。自增主键的值是由数据库自动生成的，并且一旦生成，即使回滚，主键计数器也不会回退 。换句话说，即使事务回滚，自增主键生成的 id=1002 也已经占用了这个编号。
- 第一次插入：
id=1002被分配，但由于回滚，记录被撤销。 - 第二次插入： 自增主键会继续从上次分配的
id之后进行编号，因此新的id会是1003。
例如，使用 AUTO_INCREMENT 时：
sql
INSERT INTO employees (salary) VALUES (3000);在回滚后，下一次插入的 id 会是 1003，而不是 1002，因为 1002 已经被分配过了，虽然事务被回滚了，但 AUTO_INCREMENT 不会重用该编号。
3. 其他主键生成策略
如果数据库使用了其他主键生成策略（如 PostgreSQL 的序列 SEQUENCE 或 UUID），结果也取决于策略的设计：
- SEQUENCE 类似于
AUTO_INCREMENT，即一旦序列值被分配，即使事务回滚，序列也不会重用该值。 - UUID 则是每次都会生成唯一的标识符，不受回滚影响，下一次插入时会生成一个全新的 UUID。
总结
- 如果
id是手动指定的，回滚后可以重新使用1002。 - 如果
id是由自增主键生成的，回滚后下一次插入的id会是1003，而不是1002，因为自增主键不会回退。 - 其他主键策略（如序列、UUID）会根据各自的规则生成下一个唯一值。