在數(shù)據(jù)庫中Undo Log（重做日志）和 Redo Log（回滾日志）是兩個非常重要的概念，為了方便大家更好的了解他們，我們將詳細介紹Undo Log和 Redo Log概念和區(qū)別。不過在搞懂Undo Log和 Redo Log之前，我們先了解幾個概念。

事務(wù)和ACID

我們學(xué)數(shù)據(jù)庫的時候經(jīng)?？吹绞聞?wù)和ACID的說法。

什么是事務(wù)呢？

在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，一個事務(wù)是指：由一系列數(shù)據(jù)庫操作組成的一個完整的邏輯過程。

例如銀行轉(zhuǎn)帳：

1.從原賬戶扣除金額； 

2.向目標(biāo)賬戶添加金額。

這兩個數(shù)據(jù)庫操作的總和，構(gòu)成一個完整的邏輯過程，不可拆分。這個過程被稱為一個事務(wù)，具有ACID特性。

那什么又是ACID呢？

維基百科上ACID的定義如下：

ACID，是指數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）在寫入或更新資料的過程中，為保證事務(wù)（transaction）是正確可靠的，所必須具備的四個特性：原子性（atomicity，或稱不可分割性）、一致性（consistency）、隔離性（isolation，又稱獨立性）、持久性（durability）。

• 原子性（Atomic）：在同一項業(yè)務(wù)處理過程中，事務(wù)保證了多個對數(shù)據(jù)的修改，要么同時成功，要么一起被撤銷。比如轉(zhuǎn)賬，要么轉(zhuǎn)賬成功，要么轉(zhuǎn)賬失敗，不存在轉(zhuǎn)了一半的情況。
• 隔離性（Isolation）：在不同的業(yè)務(wù)處理過程中，事務(wù)保證了各自業(yè)務(wù)正在讀、寫的數(shù)據(jù)互相獨立，不會彼此影響。數(shù)據(jù)庫一般有四種隔離級別：讀未提交（Read Uncommitted）、讀已提交（Read Committed）、可重復(fù)讀（Repeatable Read）、可串行化（Serializable）。
• 持久性（Durability）：事務(wù)應(yīng)當(dāng)保證所有被成功提交的數(shù)據(jù)修改都能夠正確地被持久化，也就是保存到磁盤上了，不會丟失數(shù)據(jù)。
• 一致性（Consistency）：保證系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是正確的，不同數(shù)據(jù)間不會產(chǎn)生矛盾，結(jié)果是一致的。

其實原子性、隔離性、持久性的最終目的就是為了數(shù)據(jù)的一致性。

如何實現(xiàn)原子性和持久性？

原子性保證了一個事務(wù)中的多個操作要么都成功，要么都失敗，不存在成功一半的情況。持久性保證了事務(wù)一旦生效，就不會因為任何原因?qū)е聰?shù)據(jù)被修改或者丟失。

那么如果才能實現(xiàn)原子性和持久性呢？

我們很容易就能想到，數(shù)據(jù)庫把數(shù)據(jù)寫入磁盤不就行了嗎？

是的，這是正確的方法，但問題是“寫入磁盤”這個操作不是原子的，寫操作可以有開始寫入、寫入中、寫入成功，甚至還有寫入失敗等狀態(tài)。

而且一個事務(wù)中經(jīng)常包含多個操作，比如我們?nèi)ゾW(wǎng)上下單買東西，一般涉及到這幾個操作：從我們的賬戶中扣款、在商家的賬戶增加貨款、把商品的庫存減掉等等。這些操作是在一個事務(wù)中的，也就是說要么全部成功，要么全部失敗。

崩潰恢復(fù)

如果我們的賬戶中扣了100塊錢，這個操作成功寫入了磁盤，而在給商家增加100塊錢的時候系統(tǒng)崩潰了（這么倒霉？），或者停電了（不會吧？），導(dǎo)致寫入失?。ń?jīng)常會出現(xiàn)吧？）。

為了避免這種情況發(fā)生，數(shù)據(jù)庫就得想辦法知道系統(tǒng)崩潰前完整的操作是怎么樣的，這樣等服務(wù)器恢復(fù)后，數(shù)據(jù)庫要把還沒來得及寫入磁盤的那一部分?jǐn)?shù)據(jù)重新寫入，給商家的賬號上加100塊錢，完成未竟的事業(yè)。

那么問題來了，系統(tǒng)恢復(fù)后數(shù)據(jù)庫如何知道之前事務(wù)的所有信息呢？

好記性不如爛筆頭，我們先寫下來不就行了嗎？

Redo Log（回滾日志）

這就要求數(shù)據(jù)庫在寫磁盤之前要把事務(wù)所有的操作都先記錄下來，比如修改什么數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)物理上位于哪個內(nèi)存頁和磁盤塊中、從什么值改成什么值等等，以日志的形式先寫到磁盤中。

只有在日志記錄全部都安全落盤，然后在最后寫上“Commit Record”后，表示所有的操作記錄我都寫完啦。

這時候數(shù)據(jù)庫才會根據(jù)日志上的信息，對真正的數(shù)據(jù)進行修改，修改完成后，在日志中加入一條“End Record”，表示我已經(jīng)按照日志里的步驟都做完啦，事務(wù)持久化的工作也就做完了。

這種事務(wù)實現(xiàn)方法被稱為“Commit Logging”。

這種方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)持久性、原子性的原理如下：

首先， 一旦日志成功寫入了Commit Record，那就表示事務(wù)相關(guān)的所有信息都已經(jīng)寫到日志中了，如果修改數(shù)據(jù)的過程中系統(tǒng)崩潰了，重啟后只要再根據(jù)日志的內(nèi)容重新操作一遍就行了，這就保證了持久性。

其次，如果日志還沒寫完系統(tǒng)就崩潰了，系統(tǒng)重啟后，數(shù)據(jù)庫一看日志里沒有Commit Record，這話就說明日志是不全的，還沒有寫完，那么就將這部分日志標(biāo)記為回滾狀態(tài)，整個事務(wù)就回滾了，這就保證了原子性。

換句話說就是，我先把我要改的東西記錄在日志里，我再根據(jù)日志統(tǒng)一寫到磁盤中，萬一我在寫入磁盤的過程中暈倒了，等我醒來的時候，我先查看日志的完整性。

如果日志是完整的，里面有Commit Record，我就照著日志重新做一遍，最后也能成功。如果日志是不完整的，里面沒有Commit Record，我就回滾整個事務(wù)，什么都不做。

這個日志就叫做 Redo Log，也就是“重做日志”，中途崩潰的數(shù)據(jù)庫，根據(jù)這個日志把事務(wù)重做一遍。

Undo Log（重做日志）

不過Redo Log有個問題，就是效率太慢。

因為數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)的所有真實修改，都必須發(fā)生在事務(wù)提交之后，并且在日志寫入了 Commit Record 之后才能進行，沒有寫完Redo Log，數(shù)據(jù)庫是不敢先寫的。

即使事務(wù)提交前磁盤 I/O 有足夠空閑、即使某個事務(wù)修改的數(shù)據(jù)量非常龐大，占用大量的內(nèi)存緩沖，無論何種理由，都決不允許在事務(wù)提交之前就開始修改磁盤上的數(shù)據(jù)，萬一系統(tǒng)崩潰了，數(shù)據(jù)出差誰負(fù)責(zé)呀？

但是當(dāng)一個事務(wù)中數(shù)據(jù)量特別大的時候，等全部變更寫入Redo Log然后再統(tǒng)一寫入磁盤，這樣性能就不是很好，就會很慢，老板就會不開心。

那能不能在事務(wù)提交之前，偷偷地先寫一點數(shù)據(jù)到磁盤呢（偷跑）？

答案是可以的，這就是STEAL策略，但是問題來了，你偷摸地寫了數(shù)據(jù)，萬一事務(wù)要回滾，或者系統(tǒng)崩潰了，這些提前寫入的數(shù)據(jù)就變成了臟數(shù)據(jù)，必須想辦法把它恢復(fù)才行。

這就需要引入Undo Log（回滾日志），在偷摸寫入數(shù)據(jù)之前，必須先在Undo Log中記錄都寫入了什么數(shù)據(jù)，改了什么地方，到時候事務(wù)回滾了，就按照Undo Log日志，一條條恢復(fù)到原來的樣子，就像沒有改過一樣。

Undo Log還有一個作用，就是實現(xiàn)多個行版本控制(MVCC)，當(dāng)讀取的某一行被其他事務(wù)鎖定時，它可以從 Undo Log 中獲取該行記錄以前的數(shù)據(jù)是什么，從而提供該行版本信息，讓用戶讀取。

總結(jié)

Undo Log（重做日志） 和 Redo Log（回滾日志）之間的區(qū)別，沒那么高深，我們只要按字面意思理解就行了。

Redo Log（重做日志）是為了系統(tǒng)崩潰之后恢復(fù)數(shù)據(jù)用的，讓數(shù)據(jù)庫照著日志，把沒做好的事情重做一遍。 有了Redo Log，就可以保證即使數(shù)據(jù)庫發(fā)崩潰重啟后，之前提交的記錄都不會丟失，這個能力稱為 crash-safe。

Undo Log（回滾日志）是為了回滾用的。 在事務(wù)提交之前就開始寫數(shù)據(jù)，萬一事務(wù)到最后又打算不提交了，要回滾，或者系統(tǒng)崩潰了，這些提前寫入的數(shù)據(jù)就變成了臟數(shù)據(jù)，這時候就必須用Undo Log恢復(fù)了。

這種在寫磁盤之前先寫日志的方式就叫做：Write-Ahead Logging（WAL），WAL讓性能更高了，不過同時也更復(fù)雜了，雖然復(fù)雜點，但是效果很好，mysql、sqlite、postgresql、sql server等數(shù)據(jù)庫都實現(xiàn)了WAL機制。

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