MySQL小白之redo log

 本文适合零基础小白，用来解释和记录一下为什么innodb需要 redo log。

为什么需要redo log

    要回答这个问题首先需要了解MySQL的数据的存储机制，下面先简单介绍一下它的存储直接，了解MySQL是如何读写数据之后，就会理解为什么需要redo log了。
    首先直接说结论：MySQL中数据是以页为单位的（其大小为16kb，可以理解为MySQL读取数据的单位，是一批数据的集合），每查询一条记录都会从磁盘中加载一页数据到内存中（Buffer Pool，内存中的一个区域，稍后会详细介绍）。
    众所周知，数据是存在磁盘中的，因此每次查询cpu需要去进行io操作，读取磁盘中的内容。cpu读取磁盘的速度是非常慢的（相当于内存来说），为了提升性能，MySQL在查询的时候，会将查询到的每页数据缓存到内存中（这个地方就叫做Buffer Pool），后序的查询操作都是从Buffer Pool中去查找，如果找到数据则直接返回，每有找到则去磁盘中查找数据，并返回该页数据，这样性能更高。增删改也类似，MySQL会先在Buffer Pool中更新数据，等累积到一定数量了再去磁盘中进行批量修改数据，这些数据由于没有实时同步到磁盘中，所以被称为脏数据。

   这个机制虽然提高了系统的性能，但也存在一个问题，如果存在内存中的数据断电了，那么就会发生数据丢失，这对数据库来说是无法接收的，所以MySQL的innodb就搞出了一个redo log，来解决存在缓存区的数据可能丢失的情况。

redo log 如何工作

    当用户对数据进行增删改的时候，redo log会记录当前数据页中的修改情况，然后将其写入磁盘。当用户提交事务，修改的数据已保持到了内存中，如果此时发生宕机，我们只需要再次执行redo log 就可以恢复之前的数据，这也就是为什么redo log被称为重做日志（再次做一遍嘛），能够保证持久性的原因。
    虽然大致思路看起来比较简单，但是还有一些细节上的问题需要理清楚。
    1.记录日志的形式是什么样的？
    当发现增删改数据的时候，redo log会记录如下形式的日志：
可以看到里面记录的是数据变化的精确信息（那个表上那个数据发生了改变），而不是SQL语句。这样做的好处是当进行重做的时候，不用执行SQL,执行效率会提升。但是这样却无法完成主从复制，因为记录的日志为当前数据库的数据，相当于相对路径，所以后面有了bin log 日志来保证完成主从复制功能。
    2.频繁记录日志也会造成性能下降，如何解决
    虽然以日志形式能够解决宕机数据丢失问题，但是频繁的记录日志又仿佛把问题带到了原点，还是需要频繁操作io。那么innodb又利用缓冲原理，搞了一个rodo log buffer,我先把日志缓冲起来，然后一起写入磁盘。

通过两次缓冲操作，在一定程度上解决了频繁访问io的问题，因为读取缓存的速度是要高于读取io的速度的。但是此时数据还是在内存中，还是没有持久化到内存中，还是存在数据丢失的风险的。因此，在拥有redo log日志之后，我们需要将其缓存到磁盘中，这样才能够真正保证稳定的持久化，那么什么时候进行持久化呢？

redo log 同步时机

    innodb提供了三种同步机制供用户选择：

此外，InnoDB 存储引擎有一个后台线程，每隔1 秒，就会把 redo log buffer 中的内容写到文件系统缓存（page cache），然后调用 fsync 刷盘。也就是说每隔一秒就会进行一次刷盘，将redo log buffer中的内容写入到磁盘中。
    当我们设置为0的时候，由于提交事务不进行刷盘，那么只能等待后台线程刷盘，所以宕机可能丢失1s数据。
    当我们设置为1的时候，提交事务的时候就会刷盘，那么宕机的时候不会丢失数据。如果提交事务之前，发生了宕机，这个是不用考虑的，事务没有完成，只需回滚即可。此时需要注意一下，这里说的数据丢失的含义是：已经保存在磁盘中的数据发生了丢失。由于innodb会先把数据暂存到内存，但从用户的角度看，此时数据应该在磁盘。由于宕机，导致内存数据丢失，从用户角度看就是磁盘数据丢失，是没有持久化。如果事务没有提交，那么就没有存入磁盘，此时宕机了也就没有发生数据丢失。（以上是个人理解，可能这里优点绕）
    当我们设置为2的时候，只要事务提交成功，redo log buffer中的内容只写入文件系统缓存（page cache）。如果仅仅只是MySQL挂了不会有任何数据丢失，但是宕机可能会有1秒数据的丢失。

参考文章
https://javaguide.cn/database/mysql/mysqllogs.html#%E5%88%B7%E7%9B%98%E6%97%B6%E6%9C%BA
https://zhuanlan.zhihu.com/p/213770128