• MySQL三大日志——binlog、redoLog、undoLog详解



    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,能帮助我们进行很多容错及分析工作,其中有三大日志与我们这些开发者息息相关,本文将介绍binlog、redoLog、undoLog三种日志:

    1. redoLog

    1.1 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是如何保证一致性的呢?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,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)。

    1.2 redo log基本概念

    redo log是InnoDB存储引擎层的日志,又称重做日志文件,用于记录事务操作的变化,记录的是数据修改之后的值,不管事务是否提交都会记录下来。在实例和介质失败(media failure)时,redo log文件就能派上用场,如数据库掉电,InnoDB存储引擎会使用redo log恢复到掉电前的时刻,以此来保证数据的完整性。

    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。

    1.3 redo log记录形式

    redo log日志的大小是固定的,即记录满了以后就从头循环写。

    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:
    在这里插入图片描述
    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:
    在这里插入图片描述
    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。
    在这里插入图片描述
    总结: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。

    2. binlog

    2.1 binlog基本概念

    binlog是属于MySQL Server层面的,又称为归档日志,属于逻辑日志,是以二进制的形式记录的,用于记录数据库执行的写入性操作(不包括查询)信息,依靠binlog是没有crash-safe能力的

    啥是逻辑日志啥是物理日志:
    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

    另外,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。

    2.2 binlog使用场景

    在实际应用中,binlog的主要使用场景有两个,分别是主从复制和数据恢复。
    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。

    2.3 binlog日志格式

    binlog日志有三种格式,分别为STATMENT、ROW和MIXED。

    在 MySQL 5.7.7之前,默认的格式是STATEMENT,MySQL 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STATMENT和ROW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

    3. redolog和binlog区别

    redo log是属于innoDB层面,binlog属于MySQL Server层面的,这样在数据库用别的存储引擎时可以达到一致性的要求。
    redo log是物理日志,记录该数据页更新的内容;binlog是逻辑日志,记录的是这个更新语句的原始逻辑
    redo log是循环写,日志空间大小固定;binlog是追加写,是指一份写到一定大小的时候会更换下一个文件,不会覆盖。
    binlog可以作为恢复数据使用,主从复制搭建,redo log作为异常宕机或者介质故障后的数据恢复使用。

    redo log是InnoDB存储引擎层的日志,binlog是MySQL Server层记录的日志, 两者都是记录了某些操作的日志(不是所有)自然有些重复(但两者记录的格式不同)。

    4. 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DELETE的undo log,对于每个UPDATE语句,对应一条相反的UPDATE的undo log,这样在发生错误时,就能回滚到事务之前的数据状态。

    undo log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

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