DML操作的大致流程
在解答上述疑惑之前，我们来梳理一下DML操作的大致流程：
1、语法解析、语义解析
2、生成执行计划
3、事务修改阶段
1) 激活事务，事务状态由not_active变为active
2) 查找定位数据
3) 乐观插入
4) 记录insert相关的undo记录，并将undo记录的变化写入redo log buffer
5) 进行insert 元组插入，及实际的插入操作，并写入到redo log buffer
6) binlog event 写入到 binlog cache
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4、事务提交阶段
1) 事务prepare
2) redo组提交，redo落盘
3) flush binlog cache到binlog文件，然后fsync binlog文件将它落盘
4) innodb进行提交，事务状态由prepare变为not_active
写了哪些文件？会写UNDO相关的文件吗？
从上述流程中可以看到，主要对redo log file和binlog进行了写入。
那么是否会实时地写入Undo tablespace呢？
我们先来简单地分析一下：
1.磁盘中的undo segment，不论它是保存在system tablespace中，还是保存在独立的undo tablespace中，根据页的物理结构（参考阿里内核月报）来看，它们是离散地分布在表空间文件中的。因此需要读/写的时候，会产生很多的随机读写io操作，而随机读写的效率是非常低的；
2.Innodb使用了很多种方法来将磁盘随机读写尽可能地转换成顺序读写，比如change buffer特性、WAL特性、MRR、extent块管理，等等。上述这些都是在尽可能地减少磁盘随机读写。所以Innodb应该不会将undo日志实时地落盘；
3.在上述流程中的3.4部分，已经将Undo的变化写入到redo log buffer了，redo会在事务提交时落盘，所以即使在事务失败、Undo没有落盘的情况下实例宕机，重新启动实例的时候，也会从redo中找到Undo来回滚，从而保证事务的原子性。
综上，可以初步判断Undo不会实时地落盘。但是这只是根据原理来进行分析的，为了确定我的分析是否正确，可以打开源码进行分析验证，或使用strace等工具来验证。
以下是源码浅析：
插入的流程：
1 //trx_undof_page_add_undo_rec_log--记录undo的redo log 入redo buffer 2 > mysqld.exe!trx_undof_page_add_undo_rec_log(unsigned char * undo_page, unsigned __int64 old_free, unsigned __int64 new_free, mtr_t * mtr) 行 74 3 mysqld.exe!trx_undo_page_set_next_prev_and_add(unsigned char * undo_page, unsigned char * ptr, mtr_t * mtr) 行 204 4 //trx_undo_page_report_insert--记录insert的undo记录 5 mysqld.exe!trx_undo_page_report_insert(unsigned char * undo_page, trx_t * trx, dict_index_t * index, const dtuple_t * clust_entry, mtr_t * mtr) 行 537 6 mysqld.exe!trx_undo_report_row_operation(unsigned __int64 flags, unsigned __int64 op_type, que_thr_t * thr, dict_index_t * index, const dtuple_t * clust_entry, const upd_t * update, unsigned __int64 cmpl_info, const unsigned char * rec, const unsigned __int64 * offsets, unsigned __int64 * roll_ptr) 行 1951 7 mysqld.exe!btr_cur_ins_lock_and_undo(unsigned __int64 flags, btr_cur_t * cursor, dtuple_t * entry, que_thr_t * thr, mtr_t * mtr, unsigned __int64 * inherit) 行 2984 8 //btr_cur_optimistic_insert--进行乐观插入 9 mysqld.exe!btr_cur_optimistic_insert(unsigned __int64 flags, btr_cur_t * cursor, unsigned __int64 * * offsets, mem_block_info_t * * heap, dtuple_t * entry, unsigned char * * rec, big_rec_t * * big_rec, unsigned __int64 n_ext, que_thr_t * thr, mtr_t * mtr) 行 3244 10 mysqld.exe!row_ins_clust_index_entry_low(unsigned __int64 flags, unsigned __int64 mode, dict_index_t * index, unsigned __int64 n_uniq, dtuple_t * entry, unsigned __int64 n_ext, que_thr_t * thr, bool dup_chk_only) 行 2447 11 mysqld.exe!row_ins_clust_index_entry(dict_index_t * index, dtuple_t * entry, que_thr_t * thr, unsigned __int64 n_ext, bool dup_chk_only) 行 3162 12 mysqld.exe!row_ins_index_entry(dict_index_t * index, dtuple_t * entry, que_thr_t * thr) 行 3292 13 mysqld.exe!row_ins_index_entry_step(ins_node_t * node, que_thr_t * thr) 行 3442 14 mysqld.exe!row_ins(ins_node_t * node, que_thr_t * thr) 行 3584 15 mysqld.exe!row_ins_step(que_thr_t * thr) 行 3769 16 mysqld.exe!row_insert_for_mysql_using_ins_graph(const unsigned char * mysql_rec, row_prebuilt_t * prebuilt) 行 1734 17 mysqld.exe!row_insert_for_mysql(const unsigned char * mysql_rec, row_prebuilt_t * prebuilt) 行 1853 18 mysqld.exe!ha_innobase::write_row(unsigned char * record) 行 7484 19 mysqld.exe!handler::ha_write_row(unsigned char * buf) 行 7845 20 mysqld.exe!write_record(THD * thd, TABLE * table, COPY_INFO * info, COPY_INFO * update) 行 1860 21 mysqld.exe!Sql_cmd_insert::mysql_insert(THD * thd, TABLE_LIST * table_list) 行 780 22 mysqld.exe!Sql_cmd_insert::execute(THD * thd) 行 3092 23 mysqld.exe!mysql_execute_command(THD * thd, bool first_level) 行 3520 24 mysqld.exe!mysql_parse(THD * thd, Parser_state * parser_state) 行 5519 25 mysqld.exe!dispatch_command(THD * thd, const COM_DATA * com_data, enum_server_command command) 行 1432 26 mysqld.exe!do_command(THD * thd) 行 997 27 mysqld.exe!handle_connection(void * arg) 行 301 28 mysqld.exe!pfs_spawn_thread(void * arg) 行 2190 29 mysqld.exe!win_thread_start(void * p) 行 37
其中，trx_undo_page_report_insert函数的代码如下：
1 /**********************************************************************//** 2 在UNDO日志中报告聚集索引记录的插入。注意：这里的UNDO日志，指的是内存中的数据结构 3 @return在页面上插入的条目的偏移量（如果成功），如果失败则为0 */ 4 static 5 ulint 6 trx_undo_page_report_insert( 7 /*========================*/ 8 page_t* undo_page, /*!< in: undo log page */ 9 trx_t* trx, /*!< in: transaction */ 10 dict_index_t* index, /*!< in: clustered index */ 11 const dtuple_t* clust_entry, /*!< in: index entry which will be 12 inserted to the clustered index */ 13 mtr_t* mtr) /*!< in: mtr */ 14 { 15 ulint first_free; 16 byte* ptr; 17 ulint i; 18 19 //...省略若干内容 20 21 22 /* 预留2字节给指向下一条UNDO日志的指针 */ 23 ptr += 2; 24 25 /* Store first some general parameters to the undo log */ 26 *ptr++ = TRX_UNDO_INSERT_REC; 27 ptr += mach_u64_write_much_compressed(ptr, trx->undo_no); 28 ptr += mach_u64_write_much_compressed(ptr, index->table->id); 29 /*----------------------------------------*/ 30 /* 然后存储唯一确定要在聚簇索引中插入的记录所需的字段 */ 31 32 for (i = 0; i < dict_index_get_n_unique(index); i++) { 33 34 const dfield_t* field = dtuple_get_nth_field(clust_entry, i); 35 ulint flen = dfield_get_len(field); 36 37 if (trx_undo_left(undo_page, ptr) < 5) { 38 39 return(0); 40 } 41 42 ptr += mach_write_compressed(ptr, flen); 43 44 if (flen != UNIV_SQL_NULL) { 45 if (trx_undo_left(undo_page, ptr) < flen) { 46 47 return(0); 48 } 49 50 ut_memcpy(ptr, dfield_get_data(field), flen); 51 ptr += flen; 52 } 53 } 54 55 if (index->table->n_v_cols) { 56 if (!trx_undo_report_insert_virtual( 57 undo_page, index->table, clust_entry, &ptr)) { 58 return(0); 59 } 60 } 61 /* 调用trx_undo_page_set_next_prev_and_add函数 */ 62 return(trx_undo_page_set_next_prev_and_add(undo_page, ptr, mtr)); 63 }
trx_undo_page_set_next_prev_and_add函数的代码如下：
1 /**********************************************************************//** 2 在UNDO page中为写入到ptr的撤消记录设置下一个和上一个指针。 通过为此UNDO日志写入的字节数更新第一个空闲值。 3 @return在页面上插入的条目的偏移量（如果成功），如果失败则为0 */ 4 static 5 ulint 6 trx_undo_page_set_next_prev_and_add( 7 /*================================*/ 8 page_t* undo_page, /*!< in/out: undo log page */ 9 byte* ptr, /*!< in: ptr up to where data has been 10 written on this undo page. */ 11 mtr_t* mtr) /*!< in: mtr */ 12 { 13 ulint first_free; /*!< offset within undo_page */ 14 ulint end_of_rec; /*!< offset within undo_page */ 15 byte* ptr_to_first_free; 16 /* pointer within undo_page 17 that points to the next free 18 offset value within undo_page.*/ 19 20 //...省略若干代码 21 22 ptr_to_first_free = undo_page + TRX_UNDO_PAGE_HDR + TRX_UNDO_PAGE_FREE; 23 24 first_free = mach_read_from_2(ptr_to_first_free); 25 26 /* 写入上一个UNDO日志记录的偏移量 */ 27 mach_write_to_2(ptr, first_free); 28 ptr += 2; 29 30 end_of_rec = ptr - undo_page; 31 32 /* 写入下一个UNDO日志记录的偏移量 */ 33 mach_write_to_2(undo_page + first_free, end_of_rec); 34 35 /* 将偏移量更新为第一个空闲的UNDO记录 */ 36 mach_write_to_2(ptr_to_first_free, end_of_rec); 37 38 /* 将此日志条目写入UNDO日志,注释原文是Write this log entry to the UNDO log， 39 但是你不要被此处的UNDO log迷惑了误以为是磁盘中的文件，其实Innodb代码中的UNDO log， 40 我觉得应该理解为UNDO entry,指的是内存中的内容 */ 41 trx_undof_page_add_undo_rec_log(undo_page, first_free, 42 end_of_rec, mtr); 43 44 return(first_free); 45 }
trx_undof_page_add_undo_rec_log函数的代码如下：
1 /************************************************************************ 2 将插入的UNDO条目的mtr日志条目写入到redo log buffer。注释原文是： 3 Writes the mtr log entry of the inserted undo log record on the undo log page. 4 但是请注意，这里并不是将undo落盘 */ 5 UNIV_INLINE 6 void 7 trx_undof_page_add_undo_rec_log( 8 /*============================*/ 9 page_t* undo_page, /*!< in: undo log page */ 10 ulint old_free, /*!< in: start offset of the inserted entry */ 11 ulint new_free, /*!< in: end offset of the entry */ 12 mtr_t* mtr) /*!< in: mtr */ 13 { 14 byte* log_ptr; 15 const byte* log_end; 16 ulint len; 17 18 log_ptr = mlog_open(mtr, 11 + 13 + MLOG_BUF_MARGIN); 19 20 if (log_ptr == NULL) { 21 22 return; 23 } 24 25 log_end = &log_ptr[11 + 13 + MLOG_BUF_MARGIN]; 26 /*mlog_write_initial_log_record_fast,是mini-transaction相关的函数，用来将redo条目写入到redo log buffer 27 MLOG_UNDO_INSERT,是redo日志类型的一种，是在将一条记录设置为页面中的最小记录时产生的，因为只是打个标记，存储的内容比较简单*/ 28 log_ptr = mlog_write_initial_log_record_fast( 29 undo_page, MLOG_UNDO_INSERT, log_ptr, mtr); 30 len = new_free - old_free - 4; 31 32 mach_write_to_2(log_ptr, len); 33 log_ptr += 2; 34 35 if (log_ptr + len <= log_end) { 36 memcpy(log_ptr, undo_page + old_free + 2, len); 37 mlog_close(mtr, log_ptr + len); 38 } else { 39 mlog_close(mtr, log_ptr); 40 mlog_catenate_string(mtr, undo_page + old_free + 2, len); 41 } 42 }
总结
MySQL一条insert操作，会写redo log file和binlog文件，但是不会将UNDO落盘。
UNDO包含在Innodb Buffer Pool中，由Page Cleaner Thread定时刷到磁盘，由Purge Thread定时回收。