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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)

[日期:2018-01-28] 来源:Linux社区  作者:wy123 [字体: ]

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。

  

  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。
  

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。
  

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。

 

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

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