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关于MySQL的重做日志(redo log),回滚日志(undo log)及二进制日志(binlog)

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MySQL 中有六种五种日志文件,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 query 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,这三种日志,对理解 MySQL 中的事务操作有着重要的意义。

这里简单总结一下这三者具有一定相关性的日志。
 
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的信息,其 redo log 是顺序写入 redo log file 的物理文件中去的。
什么时候产生:
事务开始之后就产生 redo log,redo log 的落盘并不是随着事务的提交才写入的,而是在事务的执行过程中,便开始写入 redo log 文件中。
什么时候释放:
当对应事务的脏页写入到磁盘之后,redo log 的使命也就完成了,重做日志占用的空间就可以重用(被覆盖)。
对应的物理文件:
默认情况下,对应的物理文件位于数据库的 data 目录下的 ib_logfile1&ib_logfile2
innodb_log_group_home_dir 指定日志文件组所在的路径,默认./,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文件的数量,默认 2
关于文件的大小和数量,由一下两个参数配置
innodb_log_file_size 重做日志文件的大小。
innodb_mirrored_log_groups 指定了日志镜像文件组的数量,默认 1
其他:
很重要一点,redo log 是什么时候写盘的?前面说了是在事物开始之后逐步写盘的。
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缓存,
原因就是,重做日志有一个缓存区 Innodb_log_buffer,Innodb_log_buffer 的默认大小为 8M(这里设置的 16M),Innodb 存储引擎先将重做日志写入 innodb_log_buffer 中。

关于 MySQL 的重做日志(redo log),回滚日志(undo log)及二进制日志(binlog)

然后会通过以下三种方式将 innodb 日志缓冲区的日志刷新到磁盘
1,Master Thread 每秒一次执行刷新 Innodb_log_buffer 到重做日志文件。
2,每个事务提交时会将重做日志刷新到重做日志文件。
3,当重做日志缓存可用空间 少于一半时,重做日志缓存被刷新到重做日志文件
由此可以看出,重做日志通过不止一种方式写入到磁盘,尤其是对于第一种方式,Innodb_log_buffer 到重做日志文件是 Master Thread 线程的定时任务。
因此重做日志的写盘,并不一定是随着事务的提交才写入重做日志文件的,而是随着事务的开始,逐步开始的。
另外引用《MySQL 技术内幕 Innodb 存储引擎》(page37)上的原话:
即使某个事务还没有提交,Innodb 存储引擎仍然每秒会将重做日志缓存刷新到重做日志文件。
这一点是必须要知道的,因为这可以很好地解释再大的事务的提交(commit)的时间也是很短暂的。

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

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,而不是从物理页面上操作实现的,这一点是不同于 redo log 的。

什么时候产生:
事务开始之前,将当前是的版本生成 undo log,undo 也会产生 redo 来保证 undo log 的可靠性

什么时候释放:
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 线程判断是否由其他事务在使用 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:
MySQL5.6 之前,undo 表空间位于共享表空间的回滚段中,共享表空间的默认的名称是 ibdata,位于数据文件目录中。
MySQL5.6 之后,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,完成数据库初始化后生效且不可改变 undo log 文件的个数
如果初始化数据库之前没有进行相关配置,那么就无法配置成独立的表空间了。
关于 MySQL5.7 之后的独立 undo 表空间配置参数如下
innodb_undo_directory = /data/undospace/ –undo 独立表空间的存放目录
innodb_undo_logs = 128 – 回滚段为 128KB
innodb_undo_tablespaces = 4 – 指定有 4 个 undo log 文件

如果 undo 使用的共享表空间,这个共享表空间中又不仅仅是存储了 undo 的信息,共享表空间的默认为与 MySQL 的数据目录下面,其属性由参数 innodb_data_file_path 配置。
关于 MySQL 的重做日志(redo log),回滚日志(undo log)及二进制日志(binlog)

其他:
undo 是在事务开始之前保存的被修改数据的一个版本,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 redolog 的产生。
默认情况下 undo 文件是保持在共享表空间的,也即 ibdatafile 文件中,当数据库中发生一些大的事务性操作的时候,要生成大量的 undo 信息,全部保存在共享表空间中的。
因此共享表空间可能会变的很大,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也不能自动收缩的。
因此,mysql5.7 之后的“独立 undo 表空间”的配置就显得很有必要了。

二进制日志(binlog):

作用:
1,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。
2,用于数据库的基于时间点的还原。
内容:
逻辑格式的日志,可以简单认为就是执行过的事务中的 sql 语句。
但又不完全是 sql 语句这么简单,而是执行的 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 执行前后的版本的信息;insert 对应着 delete 和 insert 本身的信息。
在使用 mysqlbinlog 解析 binlog 之后一些都会真相大白。
因此可以基于 binlog 做到类似于 Oracle 的闪回功能,其实都是依赖于 binlog 中的日志记录。

什么时候产生:
事务提交的时候,一次性将事务中的 sql 语句(一个事物可能对应多个 sql 语句)按照一定的格式记录到 binlog 中。
这里与 redo log 很明显的差异就是 redo log 并不一定是在事务提交的时候刷新到磁盘,redo log 是在事务开始之后就开始逐步写入磁盘。
因此对于事务的提交,即便是较大的事务,提交(commit)都是很快的,但是在开启了 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。
这是因为 binlog 是在事务提交的时候一次性写入的造成的,这些可以通过测试验证。

什么时候释放:
binlog 的默认是保持时间由参数 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_logs_days 配置的天数之后,会被自动删除。
关于 MySQL 的重做日志(redo log),回滚日志(undo log)及二进制日志(binlog)

对应的物理文件:
配置文件的路径为 log_bin_basename,binlog 日志文件按照指定大小,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。
对于每个 binlog 日志文件,通过一个统一的 index 文件来组织。

关于 MySQL 的重做日志(redo log),回滚日志(undo log)及二进制日志(binlog)

其他:
二进制日志的作用之一是还原数据库的,这与 redo log 很类似,很多人混淆过,但是两者有本质的不同
1,作用不同:redo log 是保证事务的持久性的,是事务层面的,binlog 作为还原的功能,是数据库层面的(当然也可以精确到事务层面的),虽然都有还原的意思,但是其保护数据的层次是不一样的。
2,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,可以简单认为记录的就是 sql 语句
3,另外,两者日志产生的时间,可以释放的时间,在可释放的情况下清理机制,都是完全不同的。

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(当然也包括使用 binlog 进行基于时间点还原的情况),是要严格一致的,
MySQL 通过两阶段提交过程来完成事务的一致性的,也即 redo log 和 binlog 的一致性的,理论上是先写 redo log,再写 binlog,两个日志都提交成功(刷入磁盘),事务才算真正的完成。

总结:

MySQL 中,对于以上三种日志,每一种细化起来都可以够写一个章节的,这里粗略地总结了一下三种日志的一些特点和作用,以帮助理解 MySQL 中的事物以及事物背后的原理。

参考:《MySQL 技术内幕 Innodb 存储引擎》PDF 下载见 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-06/86413.htm

本文永久更新链接地址:http://www.linuxidc.com/Linux/2018-01/150614.htm

正文完
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