MySQL 5.7新特性之在线收缩undo表空间

1. MySQL 5.5时代的undo log

在MySQL5.5以及之前，大家会发现随着数据库上线时间越来越长，ibdata1文件（即InnoDB的共享表空间，或者系统表空间）会越来越大，这会造成2个比较明显的问题：

（1）磁盘剩余空间越来越小，到后期往往要加磁盘；

（2）物理备份时间越来越长，备份文件也越来越大。

这是怎么回事呢？

原因除了数据量自然增长之外，在MySQL5.5以及之前，InnoDB的undo log也是存放在ibdata1里面的。一旦出现大事务，这个大事务所使用的undo log占用的空间就会一直在ibdata1里面存在，即使这个事务已经关闭。

那么问题来了，有办法把上面说的空闲的undo log占用的空间从ibdata1里面清理掉吗？答案是没有直接的办法，只能全库导出sql文件，然后重新初始化mysql实例，再全库导入。

2. MySQL 5.6时代的undo log

MySQL 5.6增加了参数innodb_undo_directory、innodb_undo_logs和innodb_undo_tablespaces这3个参数，可以把undo log从ibdata1移出来单独存放。

下面对这3个参数做一下解释：

（1）innodb_undo_directory，指定单独存放undo表空间的目录，默认为.（即datadir），可以设置相对路径或者绝对路径。该参数实例初始化之后虽然不可直接改动，但是可以通过先停库，修改配置文件，然后移动undo表空间文件的方式去修改该参数；

（2）innodb_undo_tablespaces，指定单独存放的undo表空间个数，例如如果设置为3，则undo表空间为undo001、undo002、undo003，每个文件初始大小默认为10M。该参数我们推荐设置为大于等于3，原因下文将解释。该参数实例初始化之后不可改动；

（3）innodb_undo_logs，指定回滚段的个数（早期版本该参数名字是innodb_rollback_segments），默认128个。每个回滚段可同时支持1024个在线事务。这些回滚段会平均分布到各个undo表空间中。该变量可以动态调整，但是物理上的回滚段不会减少，只是会控制用到的回滚段的个数。

实际使用方面，在初始化实例之前，我们只需要设置innodb_undo_tablespaces参数（建议大于等于3）即可将undo log设置到单独的undo表空间中。如果需要将undo log放到更快的设备上时，可以设置innodb_undo_directory参数，但是一般我们不这么做，因为现在SSD非常普及。innodb_undo_logs可以默认为128不变。

3. MySQL 5.7时代的undo log

那么问题又来了，undo log单独拆出来后就能缩小了吗？MySQL 5.7引入了新的参数，innodb_undo_log_truncate，开启后可在线收缩拆分出来的undo表空间。在满足以下2个条件下，undo表空间文件可在线收缩：

（1）innodb_undo_tablespaces>=2。因为truncate undo表空间时，该文件处于inactive状态，如果只有1个undo表空间，那么整个系统在此过程中将处于不可用状态。为了尽可能降低truncate对系统的影响，建议将该参数最少设置为3；

（2）innodb_undo_logs>=35（默认128）。因为在MySQL 5.7中，第一个undo log永远在系统表空间中，另外32个undo log分配给了临时表空间，即ibtmp1，至少还有2个undo log才能保证2个undo表空间中每个里面至少有1个undo log；

满足以上2个条件后，把innodb_undo_log_truncate设置为ON即可开启undo表空间的自动truncate，这还跟如下2个参数有关：

（1）innodb_max_undo_log_size，undo表空间文件超过此值即标记为可收缩，默认1G，可在线修改；

（2）innodb_purge_rseg_truncate_frequency,指定purge操作被唤起多少次之后才释放rollback segments。当undo表空间里面的rollback segments被释放时，undo表空间才会被truncate。由此可见，该参数越小，undo表空间被尝试truncate的频率越高。

4. MySQL 5.7的undo表空间的truncate示例

（1） 首先确保如下参数被正确设置：

# 为了实验方便，我们减小该值
innodb_max_undo_log_size =
100M
innodb_undo_log_truncate =
ON
innodb_undo_logs =
128
  
innodb_undo_tablespaces =
3
# 为了实验方便，我们减小该值
innodb_purge_rseg_truncate_frequency =
10

（2） 创建表：

mysql> create table t1(
    -> id int primary key auto_increment,
    -> name varchar(200));
Query OK, 0 rows affected (0.13 sec)

（3）插入测试数据

mysql> insert
into
 t1(name) values(repeat('a',200));
Query OK,
1
 row affected (0.01
 sec)
mysql> insert
into
 t1(name)
select
 name from t1;
Query OK,
1
 row affected (0.00
 sec)
Records:
1
  Duplicates: 

  Warnings: 

mysql> insert
into
 t1(name)
select
 name from t1;
Query OK,
2
 rows
 affected (0.01
 sec)
Records:
2
  Duplicates: 

  Warnings: 

mysql> insert
into
 t1(name)
select
 name from t1;
Query OK,
4
 rows
 affected (0.00
 sec)
Records:
4
  Duplicates: 

  Warnings: 

...

mysql> insert
into
 t1(name)
select
 name from t1;
Query OK,
8388608
 rows
 affected (2
 min
 11.31
 sec)
Records:
8388608
  Duplicates: 

  Warnings:

这时undo表空间文件大小如下，可以看到有一个undo文件已经超过了100M：

-rw-r----- 1 mysql mysql  13M Feb 17 17:59 undo001
-rw-r----- 1 mysql mysql 128M Feb 17 17:59 undo002
-rw-r----- 1 mysql mysql  64M Feb 17 17:59 undo003

此时，为了，让purge线程运行，可以运行几个delete语句：

mysql> delete from t1 limit 1;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
mysql> delete from t1 limit 1;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
mysql> delete from t1 limit 1;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
mysql> delete from t1 limit 1;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

再查看undo文件大小：

-rw-r----- 1 mysql mysql  13M Feb 17 18:05 undo001
-rw-r----- 1 mysql mysql  10M Feb 17 18:05 undo002
-rw-r----- 1 mysql mysql  64M Feb 17 18:05 undo003

可以看到，超过100M的undo文件已经收缩到10M了。

姜老师补充：周伯通同学介绍了MySQL 5.7中undo表空间的收缩问题，这个问题可谓历史久远，想当初MySQL 3.23.49版本不时的磁盘空间不足，undo也是罪魁祸首之一。感谢周伯通同学的分享，感恩MySQL 5.7对于此问题的修复。