binlog/redo log/undo log?再也不会傻傻分不清楚了

沙海 2021年8月29日11:50:55Java评论102字数 4465阅读14分53秒阅读模式
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mysql日志主要包括错误日志、查询日志、慢查询日志、事务日志、二进制日志几大类。对于InnoDB存储引擎而言,只有在事务提交时才会记录biglog,此时记录还在内存中,那么biglog是什么时候刷到磁盘中的呢?mysql每执行一条DML语句,先将记录写入redo log buffer,后续某个时间点再一次性将多个操作记录写到redo log file。重启innodb时,首先会检查磁盘中数据页的LSN,如果数据页的LSN小于日志中的LSN,则会从checkpoint开始恢复。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

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binlog/redo log/undo log?再也不会傻傻分不清楚了

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日志是 mysql 数据库的重要组成部分,记录着数据库运行期间各种状态信息。mysql日志主要包括错误日志、查询日志、慢查询日志、事务日志、二进制日志几大类。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

作为开发,我们重点需要关注的是二进制日志( binlog )和事务日志(包括redo logundo log ),本文接下来会详细介绍这三种日志。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

binlog

binlog 用于记录数据库执行的写入性操作(不包括查询)信息,以二进制的形式保存在磁盘中。binlogmysql的逻辑日志,并且由 Server 层进行记录,使用任何存储引擎的 mysql 数据库都会记录 binlog 日志。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

  • 逻辑日志 :可以简单理解为记录的就是sql语句 。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

  • 物理日志mysql 数据最终是保存在数据页中的,物理日志记录的就是数据页变更 。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

binlog 是通过追加的方式进行写入的,可以通过max_binlog_size 参数设置每个 binlog文件的大小,当文件大小达到给定值之后,会生成新的文件来保存日志。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

binlog使用场景

在实际应用中, binlog 的主要使用场景有两个,分别是 主从复制数据恢复文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

  1. 主从复制 :在 Master 端开启 binlog ,然后将 binlog发送到各个 Slave 端, Slave 端重放 binlog 从而达到主从数据一致。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

  2. 数据恢复 :通过使用 mysqlbinlog 工具来恢复数据。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

binlog刷盘时机

对于 InnoDB 存储引擎而言,只有在事务提交时才会记录biglog ,此时记录还在内存中,那么 biglog是什么时候刷到磁盘中的呢?文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

mysql 通过 sync_binlog 参数控制 biglog 的刷盘时机,取值范围是 0-N文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

  • 0:不去强制要求,由系统自行判断何时写入磁盘;文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

  • 1:每次 commit 的时候都要将 binlog 写入磁盘;文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

  • N:每N个事务,才会将 binlog 写入磁盘。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

从上面可以看出, sync_binlog 最安全的是设置是 1 ,这也是MySQL 5.7.7之后版本的默认值。但是设置一个大一些的值可以提升数据库性能,因此实际情况下也可以将值适当调大,牺牲一定的一致性来获取更好的性能。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

binlog日志格式

binlog 日志有三种格式,分别为 STATMENTROWMIXED文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

MySQL 5.7.7 之前,默认的格式是 STATEMENTMySQL 5.7.7 之后,默认值是 ROW。日志格式通过 binlog-format 指定。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

  • STATMENT:基于SQL 语句的复制( statement-based replication, SBR ),每一条会修改数据的sql语句会记录到binlog 中  。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

    • 优点:不需要记录每一行的变化,减少了 binlog 日志量,节约了 IO  , 从而提高了性能;文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

  • 缺点:在某些情况下会导致主从数据不一致,比如执行sysdate() 、  slepp()  等 。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

  • ROW:基于行的复制(row-based replication, RBR ),不记录每条sql语句的上下文信息,仅需记录哪条数据被修改了 。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

    • 优点:不会出现某些特定情况下的存储过程、或function、或trigger的调用和触发无法被正确复制的问题 ;文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

  • 缺点:会产生大量的日志,尤其是alter table 的时候会让日志暴涨文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

  • MIXED:基于STATMENTROW 两种模式的混合复制(mixed-based replication, MBR ),一般的复制使用STATEMENT 模式保存 binlog ,对于 STATEMENT 模式无法复制的操作使用 ROW 模式保存 binlog文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

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redo log

为什么需要redo log

我们都知道,事务的四大特性里面有一个是 持久性 ,具体来说就是只要事务提交成功,那么对数据库做的修改就被永久保存下来了,不可能因为任何原因再回到原来的状态文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

那么 mysql是如何保证一致性的呢?文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

最简单的做法是在每次事务提交的时候,将该事务涉及修改的数据页全部刷新到磁盘中。但是这么做会有严重的性能问题,主要体现在两个方面:文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

  1. 因为 Innodb 是以 为单位进行磁盘交互的,而一个事务很可能只修改一个数据页里面的几个字节,这个时候将完整的数据页刷到磁盘的话,太浪费资源了!文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

  2. 一个事务可能涉及修改多个数据页,并且这些数据页在物理上并不连续,使用随机IO写入性能太差!文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

因此 mysql 设计了 redo log具体来说就是只记录事务对数据页做了哪些修改 ,这样就能完美地解决性能问题了(相对而言文件更小并且是顺序IO)。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

redo log基本概念

redo log 包括两部分:一个是内存中的日志缓冲( redo log buffer ),另一个是磁盘上的日志文件( redo logfile)。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

mysql 每执行一条 DML 语句,先将记录写入 redo log buffer,后续某个时间点再一次性将多个操作记录写到 redo log file。这种 先写日志,再写磁盘 的技术就是 MySQL里经常说到的 WAL(Write-Ahead Logging) 技术。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

在计算机操作系统中,用户空间( user space )下的缓冲区数据一般情况下是无法直接写入磁盘的,中间必须经过操作系统内核空间( kernel space )缓冲区( OS Buffer )。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

因此, redo log buffer 写入 redo logfile 实际上是先写入 OS Buffer ,然后再通过系统调用 fsync() 将其刷到 redo log file中,过程如下:文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

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mysql 支持三种将 redo log buffer 写入 redo log file 的时机,可以通过 innodb_flush_log_at_trx_commit 参数配置,各参数值含义如下:文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

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redo log记录形式

前面说过, redo log 实际上记录数据页的变更,而这种变更记录是没必要全部保存,因此 redo log实现上采用了大小固定,循环写入的方式,当写到结尾时,会回到开头循环写日志。如下图:文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

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同时我们很容易得知, 在innodb中,既有redo log 需要刷盘,还有 数据页 也需要刷盘, redo log存在的意义主要就是降低对 数据页 刷盘的要求 ** 。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

在上图中, write pos 表示 redo log 当前记录的 LSN (逻辑序列号)位置, check point 表示 数据页更改记录 刷盘后对应 redo log 所处的 LSN(逻辑序列号)位置。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

write poscheck point 之间的部分是 redo log 空着的部分,用于记录新的记录;check pointwrite pos 之间是 redo log 待落盘的数据页更改记录。当 write pos追上check point 时,会先推动 check point 向前移动,空出位置再记录新的日志。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

启动 innodb 的时候,不管上次是正常关闭还是异常关闭,总是会进行恢复操作。因为 redo log记录的是数据页的物理变化,因此恢复的时候速度比逻辑日志(如 binlog )要快很多。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

重启innodb 时,首先会检查磁盘中数据页的 LSN ,如果数据页的LSN 小于日志中的 LSN ,则会从 checkpoint 开始恢复。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

还有一种情况,在宕机前正处于checkpoint 的刷盘过程,且数据页的刷盘进度超过了日志页的刷盘进度,此时会出现数据页中记录的 LSN 大于日志中的 LSN,这时超出日志进度的部分将不会重做,因为这本身就表示已经做过的事情,无需再重做。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

redo log与binlog区别

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binlogredo log 的区别可知:binlog 日志只用于归档,只依靠 binlog 是没有 crash-safe 能力的。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

但只有 redo log 也不行,因为 redo logInnoDB特有的,且日志上的记录落盘后会被覆盖掉。因此需要 binlogredo log二者同时记录,才能保证当数据库发生宕机重启时,数据不会丢失。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

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undo log

数据库事务四大特性中有一个是 原子性 ,具体来说就是 原子性是指对数据库的一系列操作,要么全部成功,要么全部失败,不可能出现部分成功的情况文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

实际上, 原子性 底层就是通过 undo log 实现的。undo log主要记录了数据的逻辑变化,比如一条 INSERT 语句,对应一条DELETEundo log ,对于每个 UPDATE 语句,对应一条相反的 UPDATEundo log ,这样在发生错误时,就能回滚到事务之前的数据状态。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

同时, undo log 也是 MVCC(多版本并发控制)实现的关键。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/43065.html

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