必须了解的MySQL三大日志:binlog、redo log和undo log

标签: mysql 三大 日志 | 发表时间:2021-12-09 20:29 | 作者:阿娇
出处:http://weekly.dockone.io

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。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。

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。
  • 逻辑日志:可以简单理解为记录的就是SQL语句。
  • 物理日志:因为 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。


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。

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
  • 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。
  • 数据恢复:通过使用 mysqlbinlog工具来恢复数据。


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? MySQL通过 sync_binlog参数控制 biglog的刷盘时机,取值范围是 0-N
  • 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。

binlog日志格式

binlog日志有三种格式,分别为 STATMENTROWMIXED

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。
  • 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。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,比如执行 sysdate()slepp()等。
  • 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。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;缺点:会产生大量的日志,尤其是 alter table的时候会让日志暴涨。
  • 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


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。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 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!
  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,这样就能完美地解决性能问题了(相对而言文件更小并且是顺序IO)。

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 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( 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)。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,过程如下:

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:


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:

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。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。 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。

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。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。

redo log与binlog区别


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。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。

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。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。同时, undo log也是 MVCC(多版本并发控制)实现的关键,这部分内容在 https://juejin.cn/post/6855129007336521741中有介绍,不再赘述。

参考链接:
  1. https://juejin.cn/post/6844903794073960455
  2. https://www.cnblogs.com/f-ck-n ... .html
  3. https://www.cnblogs.com/ivy-zheng/p/11094528.html
  4. https://yq.aliyun.com/articles/592937
  5. https://www.jianshu.com/p/5af73b203f2a
  6. https://www.jianshu.com/p/20e10ed721d0


原文链接: https://juejin.cn/post/6860252224930070536,作者:夜尽天明_

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