mysql日志:redo log、binlog、undo log 区别与作用

一、redo log

   重做日志

  作用:确保事务的持久性。防止在发生故障的时间点,尚有脏页未写入磁盘,在重启mysql服务的时候,根据redo log进行重做,从而达到事务的持久性这一特性。

  内容:物理格式的日志,记录的是物理数据页面的修改的信息,其redo log是顺序写入redo log file的物理文件中去的。

二、bin log

  归档日志(二进制日志)

  作用:用于复制,在主从复制中,从库利用主库上的binlog进行重播,实现主从同步。 用于数据库的基于时间点的还原。

  内容:逻辑格式的日志,可以简单认为就是执行过的事务中的sql语句。但又不完全是sql语句这么简单,而是包括了执行的sql语句(增删改)反向的信息,也就意味着delete对应着delete本身和其反向的insert;update对应着update执行前后的版本的信息;insert对应着delete和insert本身的信息。

  binlog 有三种模式:Statement(基于 SQL 语句的复制)、Row(基于行的复制) 以及 Mixed(混合模式)

三、undo log

回滚日志

  作用:保存了事务发生之前的数据的一个版本,可以用于回滚,同时可以提供多版本并发控制下的读(MVCC),也即非锁定读

  内容:逻辑格式的日志,在执行undo的时候,仅仅是将数据从逻辑上恢复至事务之前的状态,而不是从物理页面上操作实现的,这一点是不同于redo log的。


redo log

mysql,如果每次更新操作都要写进磁盘,然后磁盘要找到对应记录,然后再更细,整个过程io成本、查找成本都很高。

  解决方案:WAL技术(Write-Ahead Logging)。先写日志,再写磁盘。

  具体来说,当有一条记录需要更新的时候,InnoDB 引擎就会先把记录写到 redo log里面,并更新内存,这个时候更新就算完成了。同时,InnoDB 引擎会在适当的时候,将这个操作记录更新到磁盘里面,而这个更新往往是在系统比较空闲的时候做。InnoDB 的 redo log 是固定大小的,比如可以配置为一组 4 个文件,每个文件的大小是 1GB,那么总共就可以记录 4GB 的操作。从头开始写,写到末尾就又回到开头循环写,如下面这个图所示。

 

  write pos 是当前记录的位置,一边写一边后移,写到第 3 号文件末尾后就回到 0 号文件开头。checkpoint 是当前要擦除的位置,也是往后推移并且循环的,擦除记录前要把记录更新到数据文件。

  write pos 和 checkpoint 之间的是log上还空着的部分,可以用来记录新的操作。如果 write pos 追上 checkpoint,表示log满了,这时候不能再执行新的更新,得停下来先擦掉一些记录,把 checkpoint 推进一下。

  有了 redo log,InnoDB 就可以保证即使数据库发生异常重启,之前提交的记录都不会丢失,这个能力称为 crash-safe。

bin log

  MySQL 整体来看,其实就有两块:一块是 Server 层,它主要做的是 MySQL 功能层面的事情;还有一块是引擎层,负责存储相关的具体事宜。redo log 是 InnoDB 引擎特有的日志,而 Server 层也有自己的日志,称为 binlog(归档日志)。

  这两种日志有以下三点不同。

  1. redo log 是 InnoDB 引擎特有的;binlog 是 MySQL 的 Server 层实现的,所有引擎都可以使用。

  2. redo log 是物理日志,记录的是“在某个数据页上做了什么修改”;binlog 是逻辑日志,记录的是这个语句的原始逻辑,比如“给 ID=2 这一行的 c 字段加 1 ”。

  3. redo log 是循环写的,空间固定会用完;binlog 是可以追加写入的。“追加写”是指 binlog 文件写到一定大小后会切换到下一个,并不会覆盖以前的日志。

update 语句时的内部流程:

  1. 执行器先找引擎取 ID=2 这一行。ID 是主键,引擎直接用树搜索找到这一行。如果 ID=2 这一行所在的数据页本来就在内存中,就直接返回给执行器;否则,需要先从磁盘读入内存,然后再返回。

  2. 执行器拿到引擎给的行数据,把这个值加上 1,比如原来是 N,现在就是 N+1,得到新的一行数据,再调用引擎接口写入这行新数据。

  3. 引擎将这行新数据更新到内存中,同时将这个更新操作记录到 redo log 里面,此时 redo log 处于 prepare 状态。然后告知执行器执行完成了,随时可以提交事务。

  4. 执行器生成这个操作的 binlog,并把 binlog 写入磁盘。

  5. 执行器调用引擎的提交事务接口,引擎把刚刚写入的 redo log 改成提交(commit)状态,更新完成。

最后三步,将 redo log 的写入拆成了两个步骤:prepare 和 commit,这就是”两阶段提交”。

两阶段提交

  两阶段提交,是为了binlog和redolog两分日志之间的逻辑一致。redo log 和 binlog 都可以用于表示事务的提交状态,而两阶段提交就是让这两个状态保持逻辑上的一致。

  由于 redo log 和 binlog 是两个独立的逻辑,如果不用两阶段提交,要么就是先写完 redo log 再写 binlog,或者采用反过来的顺序。可能造成的问题:

  update 语句来做例子。假设当前 ID=2 的行,字段 c 的值是 0,再假设执行 update 语句过程中在写完第一个日志后,第二个日志还没有写完期间发生了 crash,会出现什么情况呢?

  1. 先写 redo log 后写 binlog。

  假设在 redo log 写完,binlog 还没有写完的时候,MySQL 进程异常重启。由于,redo log 写完之后,系统即使崩溃,仍然能够把数据恢复回来,所以恢复后这一行 c 的值是 1。但是由于 binlog 没写完就 crash 了,这时候 binlog 里面就没有记录这个语句。因此,之后备份日志的时候,存起来的 binlog 里面就没有这条语句。然后你会发现,如果需要用这个 binlog 来恢复临时库的话,由于这个语句的 binlog 丢失,这个临时库就会少了这一次更新,恢复出来的这一行 c 的值就是 0,与原库的值不同。

  2. 先写 binlog 后写 redo log。

  如果在 binlog 写完之后 crash,由于 redo log 还没写,崩溃恢复以后这个事务无效,所以这一行 c 的值是 0。但是 binlog 里面已经记录了“把 c 从 0 改成 1”这个日志。所以,在之后用 binlog 来恢复的时候就多了一个事务出来,恢复出来的这一行 c 的值就是 1,与原库的值不同。

  如果不使用“两阶段提交”,那么数据库的状态就有可能和用它的日志恢复出来的库的状态不一致。

  扩容的时候,也就是需要再多搭建一些备库来增加系统的读能力的时候,现在常见的做法也是用全量备份加上应用 binlog 来实现的,这个“不一致”就会导致线上出现主从数据库不一致的情况。

undo log

  undo用来回滚行记录到某个版本。undo log一般是逻辑日志,根据每行记录进行记录。

  undo日志用于记录事务开始前的状态,用于事务失败时的回滚操作;redo日志记录事务执行后的状态,用来恢复未写入data file的已成功事务更新的数据。例如某一事务的事务序号为T1,其对数据X进行修改,设X的原值是0,修改后的值为1,那么Undo日志为<T1, X, 0>,Redo日志为<T1, X, 1>。

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