MySQL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、二进制日志等。作为开发人员，我们重点需要关注的是二进制日志(binlog)和事务日志(包括redo log和undo log)，这也是本文将会介绍的内容。

一、binlog

     binlog是MySQL 高可用方案的基础。

     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。binlog是MySQL的逻辑日志，并且由Server层进行记录，任何存储引擎都会记录binlog日志。

     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。

     一个事务的binlog日志不会被拆到两个binlog文件。

1.使用场景

     在实际应用中，binlog的主要使用场景有两个：

  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
  2. 数据恢复：通过使用mysqlbinlog工具来恢复数据

2.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binlog，此时记录还在内存中，那么binlog是什么时候刷到磁盘中的呢？MySQL通过sync_binlog参数控制binlog的刷盘时机：

  • 0：不去强制要求，由系统自行判断何时写入磁盘；
  • 1：每次commit的时候都要将binlog写入磁盘；
  • N：每N个事务，才会将binlog写入磁盘

     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。

3.日志格式

     binlog日志有三种格式（在 MySQL 5.7.7之前，默认的格式是STATEMENT，之后默认值是ROW），可通过binlog-format指定：

  • STATMENT：基于SQL语句的复制，每一条会修改数据的sql语句会记录到binlog中。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；缺点：在某些情况下会导致主从数据不一致；
  • ROW：基于行的复制，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。优点：不会出现某些特定情况主从复制不一致；缺点：会产生大量日志，尤其alter table的时候会让日志暴涨；
  • MIXED：基于STATMENT和ROW两种模式的混合复制，一般的复制使用STATEMENT模式保存binlog

 

二、redo log

1.功能

      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。那么MySQL是如何保证持久性的呢？

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：

  1. 因为Innodb是以页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，浪费资源；
  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

     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，这样就能解决性能问题了(相对而言文件更小并且是顺序IO)

  • 具备crash-safe 能力，提供断电重启时解决事务丢失数据问题；
  • 提高性能：先写redo log记录更新。当等到有空闲线程、内存不足、redo log满了时刷脏。写 redo log 是顺序写入，刷脏是随机写，节省的是随机写磁盘的 IO 消耗（转成顺序写），所以性能得到提升。

 2.组成和写入

     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 log file)。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。

     在计算机操作系统中，用户空间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)。因此，redo log buffer写入redo log file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。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：

参数值

含义

0(延迟写)

事务提交时不会将redo log buffer中日志写到os buffer，而是每秒写入os buffer并调fsync()写入redo log file

1(实时写，实时刷)

事务每次提交会将redo log buffer中日志写到os buffer，并调fsync()写入redo log file.IO性能较差

2(实时写，延迟刷)

事务每次提交会将redo log buffer中日志写到os buffer，并每秒调fsync()写入redo log file

3.记录

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。

binlog mysql 从库 补偿 mysql中binlog_数据库

     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。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。write pos到check point之间的部分是redo log空着的部分，用于记录新的记录；check point到write 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。

     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。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。

4.redo log 两阶段提交

     两阶段提交可以确保 binlog 和 redo log 数据一致性。更新内存后引擎层写 redo log 将状态改成 prepare 为预提交第一阶段，Server 层写 binlog，将状态改成 commit为提交第二阶段。

     redo log 容灾恢复过程：

  • 判断 redo log 是否完整，如果判断是完整（commit）的，直接用 redo log 恢复
  • 如果 redo log 只是预提交 prepare 但不是 commit 状态，这个时候就会去判断 binlog 是否完整，如果完整就提交 redo log，用 redo log 恢复，不完整就回滚事务，丢弃数据。

5.redo log与binlog对比：

对比项

binlog

redo log

文件特点

max_binlog_size每个文件大小

大小固定

内容特点

逻辑日志(简单理解为记录sql)

物理日志(记录的就是数据页变更)

实现特征

MySQL Server实现

innodb引擎实现

记录特点

追加方式，再新起文件

循环写，会覆盖

场景特性

主从复制，归档，数据恢复

崩溃恢复crash-safe

     由binlog和redo 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。但只有redo log也不行，因为redo log是InnoDB特有的，且日志上的记录落盘后会被覆盖掉。因此需要binlog和redo 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。

 

三、undo log

1.简介

     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。实际上，原子性底层就是通过undo log实现的。

    undo log是逻辑日志、回滚日志。比如一条修改 +3 的逻辑语句，Undo log 会记录对应一条 -3 的逻辑日记，一条插入语句则会记录一条删除语句，这样发生错误时，根据执行 Undo log 就可以回滚到事务之前的数据状态。

2.作用

  • 回滚数据：当程序发生异常错误时等，根据执行 undo log 就可以回滚到事务之前的数据状态，保证原子性，要么成功要么失败。
  • MVCC 多版本并发控制（Multi-Version Concurrency Control）：通过 undo log 找到对应的数据版本号，是保证 MVCC 视图的一致性的必要条件。通过记录数据项历史版本的方式，来提升系统应对多事务访问的并发处理能力。