MySQL - 三大日志(Redo Log、Undo Log、Bin Log)

MrJason...大约 5 分钟

MySQL - 三大日志(Redo Log、Undo Log、Bin Log)

1. 背景

MySQL实现事务、崩溃恢复、集群的主从复制，底层都离不开日志，所以日志是MySQL的精华所在。只有了解MySQL日志，才算是彻底搞懂MySQL。

MySQL的三大日志系统，Redo Log（重做日志）、Undo Log（恢复日志）、Bin Log（备份日志）。

2. Redo Log（重做日志）

2.1 Redo Log的内容与作用

Redo Log 记录的是物理日志，也就是磁盘数据页的修改。

作用： 用来保证服务崩溃后，仍能把事务中变更的数据持久化到磁盘上。

MySQL事务中持久性就是使用Redo Log实现的。

2.2 什么时候写入Redo Log？

从磁盘加载数据到内存
在内存中修改数据
把新数据写到Redo Log Buffer中
把Redo Log Buffer中数据持久化到Redo Log文件中
把Redo Log文件中数据持久化到数据库磁盘中

你可能会问，为什么需要写Redo Log Buffer和Redo Log FIle？直接持久化到磁盘不好吗？

直接写磁盘会有产生严重的性能问题：

InnoDB在磁盘中存储的基本单元是页，可能本次修改只变更一页中几个字节，但是需要刷新整页的数据，就很浪费资源。
一个事务可能修改了多页中的数据，页之间又是不连续的，就会产生随机IO，性能更差。

这种方案叫做WAL（Write-Ahead Logging），预写日志，就是先写日志，再写磁盘。

2.3 Redo Log刷盘规则

写入Redo Log Buffer之后，并不会立即持久化到Redo Log FIle，需要等待操作系统调用fsync()操作，才会刷到磁盘上。

具体什么时候可以把Redo Log Buffer刷到Redo Log FIle中，可以通过innodb_flush_log_at_trx_commit参数配置决定。

参数值	含义
0（延迟写）	提交事务后，不会立即刷到OS Buffer中，而是等一秒后刷新到OS Buffer并调用fsync()写入Redo Log FIle，可能会丢失一秒钟的数据。
1（实时写	每次提交事务，都会刷新到OS Buffer并调用fsync()写到Redo Log FIle，性能较差
2（延迟刷新）	每次提交事务只刷新到OS Buffer，一秒后再调用fsync()写入Redo Log FIle。

InnoDB 的Redo Log File是固定大小的。可以配置为每组4个文件，每个文件的大小是 1GB，那么Redo Log File可以记录4GB的操作。

采用循环写入覆盖的方式，write pos记录开始写的位置，向后移动。checkpoint记录将要擦除的位置，也是向后移动。write pos到checkpoint之间的位置，是可写区域，checkpoint到write pos之间的位置是已写区域。

3. Undo Log（回滚日志）

3.1 Undo Log的内容与作用

Undo Log记录的是逻辑日志，也就是SQL语句。

比如：当我们执行一条insert语句时，Undo Log就记录一条相反的delete语句。

作用：

回滚事务时，恢复到修改前的数据。
实现 MVCC（多版本并发控制，Multi-Version Concurrency Control） 。

MySQL事务中原子性就是使用Undo Log实现的。

3.2 Undo Log如何回滚到上一个版本

实现方式通过两个隐藏列trx_id（最近一次提交事务的ID）和roll_pointer（上个版本的地址），建立一个版本链。并在事务中读取的时候生成一个ReadView（读视图），在Read Committed隔离级别下，每次读取都会生成一个读视图，而在Repeatable Read隔离级别下，只会在第一次读取时生成一个读视图。

4. Bin Log（备份日志）

4.1 Bin Log的内容与作用

Bin Log记录的是逻辑日志，即原始的SQL语句，是MySQL自带的。

作用： 数据备份和主从同步。

Bin Log共有三种日志格式，可以binlog_format配置参数指定。

参数值	含义
Statement	记录原始SQL语句，会导致更新时间与原库不一致。比如 update_time=now()
Row	记录每行数据的变化，保证了数据与原库一致，缺点是数据量较大。
Mixed	Statement和Row的混合模式，默认采用Statement模式，涉及日期、函数相关的时候采用Row模式，既减少了数据量，又保证了数据一致性。

4.2 什么时候写入Bin Log？

Bin Log采用追加写入的模式，并不会覆盖原有日志，所以可以用来恢复到之前某个时刻的数据。

Bin Log也是采用WAL模式，先写日志，再写磁盘。

至于什么时候刷新到磁盘，可以sync_binlog配置参数指定。

参数值	含义
0（延迟写）	每次提交事务都不会刷盘，由系统自己决定什么时候刷盘，可能会丢失数据。
1（实时写）	每次提交事务，都会刷盘，性能较差。
N（延迟写）	提交N个事务后，才会刷盘。

加入写Bin Log之后的事务流程：