mysql 数据库日志文件 mysql数据库日志有哪些种类

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davisl 2024-03-06 11:01:54

文章标签 mysql 数据库日志文件 mysql mysql优化 MySQL 日志文件 文章分类 MySQL 数据库

MySQL 日志

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简介: MySQL 是日常开发当中常用的数据库. MySQL 本身存在多种日志, 本文带你一起理解底层设计的日志.

MySQL 中有六种日志文件, 分别是: 重做日志(redo log), 回滚日志(undo log), 二进制日志(binlog),
错误日志(errorlog), 慢查询日志(slow log), 一般查询日志(general log), 中继日志(relay log).

其中 重做日志 和 回滚日志 与事务操作息息相关, 二进制日志 也与事务操作有一定的关系.

重做日志 (redo log)

作用

确保事务的持久性.

防止在发生故障的时间点, 尚有脏页面未写入磁盘, 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信息, 其 redo log 是顺序写入redo log file的物理文
件中去的.

redo log包含两部分:
一是内存中的日志缓冲(redo log buffer), 该部分日志是易失性的;
二是磁盘上的重做日志文件(redo log file), 该部分日志是持久的.

在概念上, InnoDB 通过 force log at commit 机制实现事务的持久性, 即在事务提交的时候, 必须先将事
务的所有事务日志写入到磁盘上的 redo log file 和 undo log file中进行持久化.

为了确保每次日志都能写入到事务日志文件中, 在每次将 log buffer的日志写入到日志文件的过程中都会调用一次
fsync操作. 因为MySQL工作在用户空间, MySQL的log buffer处于用户空间的内存中. 要写入到磁盘上的log file
(redo: ib_logfileN文件, undo: ibdataN 或 .ibd文件) 当中, 中间还要经过操作系统内核空间os buffer,
调用 fsync 的作用就是将 OS buffer中的日志刷到磁盘的log file中.

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日志块 (log block)

InnoDB 存储引擎当中, redo log 以块为单位进行存储的, 每个块占 512 字节, 这称为redo log bolck. 所以不
管是log buffer中, os buffer中以及 redo log file on disk中, 都是以这样512字节的块存储的.

每个 redo log block 由3部分组成: 日志块头, 日志块尾, 日志主体. 其中日志块头占用12字节, 日志块尾
占用4字节, 因此日志主体只有496字节.

由于redo log记录的是数据页的变化, 当一个数据页产生的变化需要使用超过496字节redo log来记录, 那么记忆会使用
多个redo log block来记录数据页的变化.

日志块头:

log_block_hdr_no: (4字节), 该日志块在redo log buffer中的位置ID

log_block_hdr_data_len: (2字节), 该log block中已经记录的log大小. 写满该log block时为0x200, 表示
512字节.

log_block_first_rec_group: (2字节) 表示该log block中作为第一个新的mtr开始log record的偏移量. 如果
一个mtr日志横跨多个log block时, 只设置最后一个 log block.

log_block_checkpoint_no: (4字节) 写入检查点信息的位置

关于 log_block_first_rec_group, 因为有时候一个数据页产生的日志量超出一个日志块, 那么需要用多个日志块来
记录该页的相关日志. 例如, 某一个数据页产生552字节的日志量, 需要两个日志块, 第一个日志块占用492字节, 第二个
日志块占用60字节. 对于第二个日志块来说, 它的第一个log开始的位置就是73字节 (60+12). 如果该部分值和
log_block_hdr_data_len 相等, 则说明该log block中没有新开始的日志块, 即表示该日志块延续了前一个日志块.

日志块尾:

log_block_checksum, 该log block计算出的校验值

日志文件结构

每个日志文件组的第一个文件的前2048字节是存放的头文件信息.

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-fhefxphY-1589098986111)(resource/redo_log_file.jpg)]

日志文件头共占用4个OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE(512字节)的大小.

LOG_GROUP_ID, (4字节) 该log文件所属的日志组
LOG_FILE_START_LSN, (8字节), 该log文件记录的开始日志的lsn
LOG_FILE_WAS_CREATED_BY_HOT_BACKUP, (32字节), 备份程序所占用的字节数

LOG_CHECKPOINT_1/LOG_CHECKPOINT_2, (512字节) 两个记录InnoDB checkpoint信息的字段, 分别从文件头
的第二个和第四个 log block 开启记录. 只使用日志文件组的第一个日志文件

redo log的格式

因为InnoDB存储引擎存储数据的单元是页, 所以redo log也是基于页的格式记录的. 默认情况下, InnoDB的页大小是
16KB(由innodb_page_size设置) 一个页内可以存储非常多的log block(512字节), 而log block中记录的又是数
据页的变化.

其中 log block 中的 496 字节部分是log body, 该body的格式分为4部分:

redo_log_type: (1字节), 表示redo log的日志类型

space: 表示空间ID, 采用压缩的方式后, 占用空间可能小于4字节

page_no: 页的偏移量, 同样进行压缩过的.

redo_log_body: 表示每个redo log的数据部分, 恢复时调用相应的函数进行解析.

产生时间

事务开始之后就会产生redo log, redo log 落盘并不是随着日志的提交才写入的, 而是在事务的执行过程中, 便
开始写入redo log文件中.

之所以说重做日志是在事务开始之后逐步写入重做日志文件, 而不一定是事务提交才写入重做日志文件, 原因是: 重做
日志有一个缓存区innodb_log_buffer, 其默认的大小是 16M, InnoDB 存储引擎先将重做日志写入innodb_log_buffer
中.

InnoDB redo log 刷盘的规则:

发出commit动作时. commit发出后是否刷日志由变量 innodb_flush_log_at_trx_commit 控制
每秒刷一次. 这个刷日志的频率由变量 innodb_flush_log_at_timeout值决定, 默认是1秒.
当log buffer中已经使用的内存超过一半时.
当有checkpoint时, checkpoint在一定程度上代表了刷到磁盘时日志所处的LSN位置.

内存中 (buffer pool)未刷到磁盘的数据称为脏数据(dirty data). 由于数据和日志都页的形式存在, 所以脏页
表示脏数据和脏日志.

在InnoDB中, 数据刷盘的规则只有一个, checkpoint. 但是触发checkpoint的情况却有几种. 不管怎样, checkpoint
触发后, 会将buffer中数据页和脏日志都刷到磁盘.

InnoDB中的checkpoint分为两种:

a) sharp checkpoint: 在重用redo log文件(例如切换日志文件)的时候,会将所有已记录到redo log中对应的
脏数据刷到磁盘.

b) fuzzy checkpoint: 一次只刷一小部分的日志到磁盘, 而非将所有脏日志刷盘. 有以下几种情况会触发该检查
点:

master thread checkpoint: 由master线程控制, 每秒或每10秒刷入一定比例的脏页到磁盘.

flush_lru_list checkpoint: 从MySQL 5.6开始, 可以通过 innodb_page_cleaners 变量指定专门负责
脏页刷盘的page cleaner线程的个数, 该线程的目的是为了保证lru列表有可用的空闲页.

aysnc/sync flush checkpoint: 同步刷盘还是异步刷盘. 如果有非常多的脏页没刷到磁盘(有比例控制),这个
时候会选择同步刷到磁盘, 但是很少出现; 如果脏页不是很多, 可用选择异步刷到磁盘, 如果脏页很少, 可用暂时不
刷脏页到磁盘.

dirty page too much checkpoint: 脏页太多时强制触发检查点. 目的是为了保证缓存有足够的空闲空间. too
much的比例由变量 innodb_max_dirty_pages_pct 控制, MySQL 5.6 以后默认值是 75, 即当脏页站缓冲池的
百分之75后, 强制刷一部分脏页到磁盘.

对应的物理文件

默认情况下, 对应的物理文件位于数据库 data 目录下的 ib_logfile1 和 ib_logfile2.

innodb_log_group_home_dir 指定日志文件组所在的路径, 默认是 ./ , 表示在数据库的数据目录下.

innodb_log_files_in_group 指定重做日志文件组中的文件数量, 默认是 2

innodb_log_file_size 重做日志文件的大小, 默认值是 512MB

innodb_log_buffer_size 重做日志文件缓存区 innodb_log_buffer 的大小, 默认是 16M

innodb_flush_log_at_trx_commit=1, 指定了 InnoDB 在事务提交后的日志写入频率.

值设置为 `0`, 每隔1秒log buffer刷到文件系统(os buffer)去, 并且调用文件系统的"flush"操作将缓存刷新到磁
盘上去. 也就是说一秒前的日志都保存到log buffer, 也就是内存上, 也就是 log buffer 的刷新操作和事务提交操作
没有关联. 在这种情况下, MySQL性能最好. 如果mysqld进程崩溃, 通常导致最后1s的日志丢失.

值设置为 `1`, 每次事务提交, log buffer 会被写入到文件系统中(os buffer)去, 并且调用文件系统的"flush"操
作将缓存刷新到磁盘上去. 这个是默认值. 效率最慢. 

值设置为 `2`, 每次事务提交, log buffer 会被写入到文件系统中(os buffer)去, 但是每隔1秒调用文件系统(os buffer)
的"flush"操作将缓存刷新到磁盘上去. 这时如果mysqld进程崩溃, 由于日志已经写入到系统缓存, 所以并不会丢失数据; 
在操作系统崩溃的情况下, 通常会导致最后1s的日志丢失. 这里的 "1秒" 是可以使用 `innodb_flush_log_at_timeout`
来控制时间间隔的

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-p6xxel03-1589098986113)(resource/innodb_flush_log_at_trx_commit.png)]

innodb_flush_log_at_timeout=1, 指定了 InnoDB 日志由系统缓存刷写到磁盘的时间间隔. 默认值是1s

回滚日志 (undo log)

作用

保存了事务发生之前的数据的一个版本, 可以用于事务回滚, 同时可以提供多版本并非控制下的读(MVCC), 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, 而不是从物理层面上操作
实现的, 这一点不同于 redo log

产生的时间

当事务提交之后, undo log 并不能立马被删除, 而是放入待清理的链表, 由 purge 线程判断是否有其它
的事务在使用 undo 段中表的上一个事务之前的版本信息, 决定是否可以清理undo log的日志空间.

对应的物理文件

MySQL 5.6 之前, undo 表空间位于共享表空间的回滚段中, 共享表空间的默认名称是 ibdata, 位于数据文
件目录中.

MySQL 5.6 以后, undo 表空间可以配置成独立的文件, 但是提前需要在配置文件中配置, 完成数据库初始化
之后生效且不能改变undo log文件的个数.

MySQL 5.7 之后undo表空间配置参数如下:

innodb_file_per_table=ON, 表示为数据库的每张表使用独立的表空间, 数据库的每个表使用一个单独的 ‘.ibd’
文件存储数据和索引. 默认值是ON. 如果是 OFF, 数据库的所有数据和索引都存储在 ibdata 文件当中

修改这个系统变量并不能带来性能提升.

innodb_undo_directory undo独立表空间的存放目录, 默认是 ./

innodb_undo_logs 回滚段为大小(KB), 默认是128KB

innodb_undo_tablespaces 指定undo log文件个数, 默认是0

innodb_max_undo_log_size 指定undo log文件最大的大小, 默认是1G

如果undo使用共享表空间, 这个共享表空间中不仅仅是存储了undo的信息. 默认的目录是 ./

innodb_data_file_path 文件路径,大小配置, “ibdata1:1G:autoextend”

其他

undo 是事务开始之前的保存的被修改的数据的一个版本, 产生undo日志的时候, 同样会伴随类似于保护事务持久化
机制的redo log的产生.

默认情况下, undo文件是保持在共享表空间的, 即ibdata文件当中, 当数据库中发生一些大的事务性操作的时候,
要产生大量的undo信息, 全部保存在共享表空间中.

因此, 共享表空间可能会变得很大, 默认情况下, 也就是undo日志使用共享表空间的时候, 被 “撑大” 的共享表空
间是不会自动收缩的.

二进制日志 (binlog)

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.

用于数据库基于时间点的还原.

内容

逻辑格式的日志, 可以简单的认为就是执行过过的事务中的sql语句. 但又不完全是sql语句这么简单, 而且包含了
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
的版本信息; insert 对应着 insert 本身和其反向的 delete.

在使用 mysqlbinlog 解析 binlog 会展示相关情况.

产生时间

事务提交的时候, 一次性将事务中的 sql 语句(一个事务可能对应多个sql语句)按照一定的格式记录到binlog当中.

这里与 redo log 明显的差异是 redo log 是在事务开始之后就开始逐步写入磁盘.

在开启了bin log 的情况下, 对于较大事务的提交, 可能会变得比较慢一些.

删除时间

binlog 的默认保存时间由参数 expire_logs_days 配置, 也就是说对于非活动的日志文件, 在生成时间超过 expire_log_days 配置的天数之后, 会被自动删除. 默认值是0, 表示永不过期

对应的物理文件

配置文件的路径 log_bin_basename, binlog文件按照指定的大小, 当日志文件达到指定的最大的大小之后, 进行
滚动更新, 生成新的日志文件.

log_bin={OFF|/tmp/binlog}, 开启bin log, 并且设置binlog的路径, 文件格式 binlog.xx

binlog_format={ROW|STATEMENT|MIXED}, bin log的格式.

ROW: 仅保存记录被修改的细节, 不记录sql语句上下文相关信息. 优点, 清晰的记录下每一行数据的修改细节, 不需要
记录上下文相关信息, 因此不会发生某些特定情况下的produce, function,trigger的调用无法被正确复制的问题, 
任何情况下都可以被复制, 且 `能加快从库重放的效率`, 保证从库数据的一致性. 缺点, 由于所有执行的语句在日志中
都将以每行记录的修改的修改细节来记录, 因此, 可能产生大量的日志内容. `alter table`, `update`等

STATEMENT: 每一条被修改的数据SQL都会记录在binlog中. 优点, 只需要**记录执行语句的细节和上下文环境**, 避
免了记录每一行的变化, 在一些修改记录较多的情况下相比ROW能减少binlog的日志量, 节约IO. 可用于实时的还原. 主
从版本可以不一样. 缺点, 为了保证SQL语句能在slave上正确执行, 必须记录上下文信息, 以保证所有语句能在slave得
到和master端执行时候相同的结果. 主从复制, 存在部分函数(如sleep)以及存储过程在slave上会出现与master不一致
的情况.

MIXED:以上两种格式的混合使用.

log_bin_index=/tmp/binlog.index 指定binlog索引文件(保存了当前所有的binlog文件名)的名称

binlog_cache_size=3M, 指定binlog的缓存大小

max_binlog_size=12M, 指定单个binlog文件的最大size

max_binlog_cache_size=16M, 指定binlog的最大缓存大小

sync_binlog={0|N}, MySQL的二进制日志(bin log)同步到磁盘的频率.

值为 `0`, 表示当事务提交之后, MySQL不做fsync之类的磁盘同步操作, 而让fs自行决定什么时候做同步; 

值为 `N`, 表示每进行N次事务提交之后, MySQL将进行一次fsync之类的磁盘同步指令将binlog_cache当中的数据
强制写入到磁盘. 

在MySQL中默认的设置是 `sync_binlog=0`, 不强制磁盘刷新, 性能最好, 风险是最大的. 而 `sync_binlog=1`
是最安全但是性能损耗最大的设置.

注: 如果autocommit开启, 每个语句都写一次bin log, 否则每次事务写一次.

其他

binlog 的作用之一是还原数据库的, 这与redo log 类似, 但是这两者有本质的不同:

a) 作用不同: redo log是保证事务的持久性的, 是事务层面的; bin log 作为还原功能, 是数据库层面的(当然可以
精确到事务层面的).

b) 内容不同: redo log是物理日志,是数据页面的修改之后的物理记录; binlog是逻辑日志, 可以简单的认为记录的
就是sql语句

c) 恢复数据时候的效率, 基于物理日志的redo log恢复的效率要高于语句逻辑日志的binlog

关于事务提交时, redo log和binlog的写入顺序, 为了保证主从复制时候的主从一致(的\包括使用binlog进行基于时
间点还原的情况), 是严格一致的.

MySQL通过两阶段提交过程完成事务的一致性的, 即 redo log 和 binlog 的一致性, 理论上先写入 redo log, 再
写入binlog, 两个日志都写入成功(写入磁盘), 事务才算真正的完成.

错误日志 (err log)

错误日志记录着mysqld启动和停止, 以及服务器运行过程中发生的错误和严重的警告的相关信息. 在默认情况下, 系统记录
错误日志的功能是关闭的, 错误信息被输出标准错误输出.

指定错误日志路径的方法:

log_error=/path/to/error, 配置文件my.cnf

一般查询日志 (general log)

记录了服务器接收到每一个 命令, 无论这些命令是否正确甚至是否包含语法错误, general log都会将其记录下来, 记录
的格式为: {Time, Id, Command, Argument}

也正是因为mysql服务器需要不断的记录日志, 开启general log会产生不小的系统开销. 因此, 默认是把 general log
关闭的.

general log 记录的是服务器执行的所有的命令

general log相关的参数:

general_log=ON, 开启general log

general_log_file=/tmp/general.log, 设置general log文件位置

log_output={FILE|TABLE}, 设置general log的格式, FILE表示记录到文件当中, TABLE表示记录到general_log
表(mysql.general_log)当中, 表的默认引擎的CSV.

慢查询日志(slow log)

MySQL 的慢查询日志是 MySQL 提供的一种日志记录,它用来记录在 MySQL 中 响应时间 超过阀值的语句, 具体指运行时间
超过 long_query_time值的SQL, 则会被记录到慢查询日志. 默认值是10s. 默认情况下, 不开启慢查询日志.

慢查询日志记录是响应时间超过阈值的所有的SQL语句(包括select, insert, update, delete)

slow_query_log=ON, 开启慢查询

long_query_time=2.00, 慢查询的时间

slow_query_log_file=/tmp/slow_query.log, 慢查询日志文件路径

log_queries_not_using_indexes=ON, 未使用索引的查询 也被记录到慢查询日志中(可选项)

log_output={FILE|TABLE}, 设置query log的格式, FILE表示记录到文件当中, TABLE表示记录到slow_log
表(mysql.general_log)当中, 表的默认引擎的CSV.

日志文件的格式:

# Time: 2020-05-05T12:17:33.123438Z  (时间信息)
# User@Host: root[root] @ localhost [127.0.0.1]  Id:    15  (连接信息)
# Query_time: 0.000184  Lock_time: 0.000090 Rows_sent: 4  Rows_examined: 4  (查询响应信息)
SET timestamp=1588681053; (时间点)
select * from t2; (语句)

中继日志 (relay log)

与 bin log一样, relay log 由一组编号的 files 和一个索引文件组成, 这些files包含描述数据库更改的 events,
索引文件包含所有使用的relay log files的名称.

relay log 具有和bin log相同的格式. 可以使用 mysqlbinlog 进行读取.

从服务器在以下的条件下创建新的relay log文件:

每个 time线程开始
刷新日志(例如, 使用 flush logs 或 mysqladmin flush-logs)
当前relay log文件的大小变得"太大"时, 确定如下:

a) 如果 max_relaylog_size 的值大于0, 那么这是最大的 relay log文件大小

b) 如果 max_relaylog_size 的值是0, 那么 max_binlog_size 确定最大 relay log文件大小

SQL 线程在执行文件中的所有 events 并且不再需要它之后自动删除每个 relay log文件. 没有明确的删除 relay log
文件的机制, 因为 SQL 线程负责这样做. 但是, FLUSH LOGS 会轮换(rorate) relay log, 这会影响 SQL 线程同时
删除它们.