一次性搞定MySql的binlog、redo log和undo log的区别_RichardGeek的博客-程序员信息网_binlog redolog undolog区别

技术标签: mariadb  MySQL  mysql  数据库  

前言

    MySQL 日志 主要包括错误日志、查询日志、慢查询日志、事务日志、二进制日志几大类。其中,比较重要的还要属二进制日志 binlog(归档日志)和事务日志 redo log(重做日志)和 undo log(回滚日志)。

        今天就来聊聊 redo log(重做日志)、binlog(归档日志)、两阶段提交、undo log (回滚日志)。

redo log

        redo log(重做日志)是InnoDB存储引擎独有的,它让MySQL拥有了崩溃恢复能力。比如 MySQL 实例挂了或宕机了,重启时,InnoDB存储引擎会使用redo log恢复数据,保证数据的持久性与完整性。

    MySQL 中数据是以页为单位,你查询一条记录,会从硬盘把一页的数据加载出来,加载出来的数据叫数据页,会放入到 Buffer Pool 中。后续的查询都是先从 Buffer Pool 中找,没有命中再去硬盘加载,减少硬盘 IO 开销,提升性能。

       更新表数据的时候,也是如此,发现 Buffer Pool 里存在要更新的数据,就直接在 Buffer Pool里更新。然后会把“在某个数据页上做了什么修改”记录到重做日志缓存(redo log buffer)里,接着刷盘到 redo log 文件里。

理想情况,事务一提交就会进行刷盘操作,但实际上,刷盘的时机是根据策略来进行的。

小贴士:每条 redo 记录由“表空间号+数据页号+偏移量+修改数据长度+具体修改的数据”组成。 

刷盘时机 

InnoDB 存储引擎为 redo log 的刷盘策略提供了 innodb_flush_log_at_trx_commit 参数,它支持三种策略:

  • 0 :设置为 0 的时候,表示每次事务提交时不进行刷盘操作

  • 1 :设置为 1 的时候,表示每次事务提交时都将进行刷盘操作(默认值)

  • 2 :设置为 2 的时候,表示每次事务提交时都只把 redo log buffer 内容写入 page cache

innodb_flush_log_at_trx_commit 参数默认为 1 ,也就是说当事务提交时会调用 fsync 对 redo log 进行刷盘。另外,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,一个没有提交事务的 redo log 记录,也可能会刷盘。这又是为什么呢?

        因为在事务执行过程 redo log 记录是会写入redo log buffer 中,这些 redo log 记录会被后台线程刷盘。

        除了后台线程每秒1次的轮询操作,还有一种情况,当 redo log buffer 占用的空间即将达到 innodb_log_buffer_size 一半的时候,后台线程会主动刷盘。

下面是不同刷盘策略的流程图。

  • innodb_flush_log_at_trx_commit=0

innodb_flush_log_at_trx_commit为0时,如果MySQL挂了或宕机可能会有1秒数据的丢失。 

  • innodb_flush_log_at_trx_commit=1

 

        innodb_flush_log_at_trx_commit为1时, 只要事务提交成功,redo log记录就一定在硬盘里,不会有任何数据丢失。如果事务执行期间MySQL挂了或宕机,这部分日志丢了,但是事务并没有提交,所以日志丢了也不会有损失。

  • innodb_flush_log_at_trx_commit=2

        innodb_flush_log_at_trx_commit为2时, 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。

日志文件组

        硬盘上存储的 redo log 日志文件不只一个,而是以一个日志文件组的形式出现的,每个的redo日志文件大小都是一样的。比如可以配置为一组4个文件,每个文件的大小是 1GB,整个 redo log 日志文件组可以记录4G的内容。

它采用的是环形数组形式,从头开始写,写到末尾又回到头循环写,如下图所示:

在个日志文件组中还有两个重要的属性,分别是 write pos、checkpoint

  • write pos 是当前记录的位置,一边写一边后移

  • checkpoint 是当前要擦除的位置,也是往后推移

每次刷盘 redo log 记录到日志文件组中,write pos 位置就会后移更新。

        每次 MySQL 加载日志文件组恢复数据时,会清空加载过的 redo log 记录,并把 checkpoint后移更新。write pos 和 checkpoint 之间的还空着的部分可以用来写入新的 redo log 记录。

如果 write pos 追上 checkpoint ,表示日志文件组满了,这时候不能再写入新的 redo log记录,MySQL 得停下来,清空一些记录,把 checkpoint 推进一下。

 

redo log 小结 

相信大家如上的解释和介绍都知道 redo log 的作用和它的刷盘时机、存储形式。

现在我们来思考一个问题:只要每次把修改后的数据页直接刷盘不就好了,还有 redo log 什么事?它们不都是刷盘么?差别在哪里? 

1 Byte = 8bit
1 KB = 1024 Byte
1 MB = 1024 KB
1 GB = 1024 MB
1 TB = 1024 GB

        实际上,数据页大小是16KB,刷盘比较耗时,可能就修改了数据页里的几 Byte 数据,有必要把完整的数据页刷盘吗?而且数据页刷盘是随机写,因为一个数据页对应的位置可能在硬盘文件的随机位置,所以性能是很差。

        如果是写 redo log,一行记录可能就占几十 Byte,只包含表空间号、数据页号、磁盘文件偏移 量、更新值,再加上是顺序写,所以刷盘速度很快。

        所以用 redo log 形式记录修改内容,性能会远远超过刷数据页的方式,这也让数据库的并发能力更强。

其实内存的数据页在一定时机也会刷盘,我们把这称为页合并,讲 Buffer Pool的时候会对这块细说。

binlog 

redo log 它是物理日志,记录内容是“在某个数据页上做了什么修改”,属于 InnoDB 存储引擎。

而 binlog 是逻辑日志,记录内容是语句的原始逻辑,类似于“给 ID=2 这一行的 c 字段加 1”,属于MySQL Server 层。

不管用什么存储引擎,只要发生了表数据更新,都会产生 binlog 日志。

那 binlog 到底是用来干嘛的?

可以说MySQL数据库的数据备份、主备、主主、主从都离不开binlog,需要依靠binlog来同步数据,保证数据一致性。

binlog会记录所有涉及更新数据的逻辑操作,并且是顺序写。

记录格式 

binlog 日志有三种格式,可以通过binlog_format参数指定。

  • statement

  • row

  • mixed

指定statement,记录的内容是SQL语句原文,比如执行一条update T set update_time=now() where id=1,记录的内容如下:

同步数据时,会执行记录的SQL语句,但是有个问题,update_time=now()这里会获取当前系统时间,直接执行会导致与原库的数据不一致。

为了解决这种问题,我们需要指定为row,记录的内容不再是简单的SQL语句了,还包含操作的具体数据,记录内容如下:

row格式记录的内容看不到详细信息,要通过mysqlbinlog工具解析出来。

    update_time=now()变成了具体的时间update_time=1627112756247,条件后面的@1、@2、@3 都是该行数据第 1 个~3 个字段的原始值(假设这张表只有 3 个字段)。这样就能保证同步数据的一致性,通常情况下都是指定为row,这样可以为数据库的恢复与同步带来更好的可靠性。

        但是这种格式,需要更大的容量来记录,比较占用空间,恢复与同步时会更消耗IO资源,影响执行速度。

        所以就有了一种折中的方案,指定为mixed,记录的内容是前两者的混合。MySQL会判断这条SQL语句是否可能引起数据不一致,如果是,就用row格式,否则就用statement格式。

写入机制

   binlog的写入时机也非常简单,事务执行过程中,先把日志写到binlog cache,事务提交的时候,再把binlog cache写到binlog文件中。

        因为一个事务的binlog不能被拆开,无论这个事务多大,也要确保一次性写入,所以系统会给每个线程分配一个块内存作为binlog cache。我们可以通过binlog_cache_size参数控制单个线程 binlog cache 大小,如果存储内容超过了这个参数,就要暂存到磁盘(Swap)。

binlog日志刷盘流程如下:

  • 上图的 write,是指把日志写入到文件系统的 page cache,并没有把数据持久化到磁盘,所以速度比较快

  • 上图的 fsync,才是将数据持久化到磁盘的操作

writefsync的时机,可以由参数sync_binlog控制,默认是0

sync_binlog0的时候,表示每次提交事务都只write,由系统自行判断什么时候执行fsync

虽然性能得到提升,但是机器宕机,page cache里面的 binglog 会丢失。

        为了安全起见,可以设置为1,表示每次提交事务都会执行fsync,就如同binlog 日志刷盘流程一样。

        最后还有一种折中方式,可以设置为N(N>1),表示每次提交事务都write,但累积N个事务后才fsync

在出现IO瓶颈的场景里,将sync_binlog设置成一个比较大的值,可以提升性能。

同样的,如果机器宕机,会丢失最近N个事务的binlog日志。

两阶段提交

    redo log(重做日志)让InnoDB存储引擎拥有了崩溃恢复能力。binlog(归档日志)保证了MySQL集群架构的数据一致性。虽然它们都属于持久化的保证,但是则重点不同。

        在执行更新语句过程,会记录redo logbinlog两块日志,以基本的事务为单位,redo log在事务执行过程中可以不断写入,而binlog只有在提交事务时才写入,所以redo logbinlog的写入时机不一样。

回到正题,redo logbinlog两份日志之间的逻辑不一致,会出现什么问题? 

        我们以update语句为例,假设id=2的记录,字段c值是0,把字段c值更新成1SQL语句为update T set c=1 where id=2

假设执行过程中写完redo log日志后,binlog日志写期间发生了异常,会出现什么情况呢?

        由于binlog没写完就异常,这时候binlog里面没有对应的修改记录。因此,之后用binlog日志恢复数据时,就会少这一次更新,恢复出来的这一行c值是0,而原库因为redo log日志恢复,这一行c值是1,最终数据不一致。

为了解决两份日志之间的逻辑一致问题,InnoDB存储引擎使用两阶段提交方案。

原理很简单,将redo log的写入拆成了两个步骤preparecommit,这就是两阶段提交

       使用两阶段提交后,写入binlog时发生异常也不会有影响,因为MySQL根据redo log日志恢复数据时,发现redo log还处于prepare阶段,并且没有对应binlog日志,就会回滚该事务。

再看一个场景,redo log设置commit阶段发生异常,那会不会回滚事务呢?

        并不会回滚事务,它会执行上图框住的逻辑,虽然redo log是处于prepare阶段,但是能通过事务id找到对应的binlog日志,所以MySQL认为是完整的,就会提交事务恢复数据。

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

        我们知道如果想要保证事务的原子性,就需要在异常发生时,对已经执行的操作进行回滚,在 MySQL 中,恢复机制是通过 回滚日志(undo log) 实现的,所有事务进行的修改都会先先记录到这个回滚日志中,然后再执行相关的操作。如果执行过程中遇到异常的话,我们直接利用 回滚日志 中的信息将数据回滚到修改之前的样子即可!并且,回滚日志会先于数据持久化到磁盘上。这样就保证了即使遇到数据库突然宕机等情况,当用户再次启动数据库的时候,数据库还能够通过查询回滚日志来回滚将之前未完成的事务。

        另外,MVCC 的实现依赖于:隐藏字段、Read View、undo log。在内部实现中,InnoDB 通过数据行的 DB_TRX_ID 和 Read View 来判断数据的可见性,如不可见,则通过数据行的 DB_ROLL_PTR 找到 undo log 中的历史版本。每个事务读到的数据版本可能是不一样的,在同一个事务中,用户只能看到该事务创建 Read View 之前已经提交的修改和该事务本身做的修改。

总结

        MySQL InnoDB 引擎使用 redo log(重做日志) 保证事务的持久性,使用 undo log(回滚日志) 来保证事务的原子性

    MySQL数据库的数据备份、主备、主主、主从都离不开binlog,需要依靠binlog来同步数据,保证数据一致性。

版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接:https://blog.csdn.net/CoderTnT/article/details/125099708

智能推荐

c++程序员的常用工具集_weixin_30478923的博客-程序员信息网

c++程序员的常用工具集 ■...开发环境  ---->Turbo c  DOS时代c语言开发的经典工具,目前适合两类人使用:c语言beginner(尤其是学生一族),具有怀旧情节的专业人士:)  ---->Visual C++ 6.0/7.0  稳定而强大的IDE开发环境,具有丰富的调试功能,定制宏的功能也是其一大特色。Microsoft的经典之作,功能强大自不必言说。附带的一些工...

用 _findfirst 和 _findnext 查找文件,遍历文件夹_hwlzs的博客-程序员信息网

标签: _findfirst _findnext 杂谈 分类: C一、这两个函数均在io.h里面。二、首先了解一下一个文件结构体:struct _finddata_t { unsigned attrib; time_t time_create; time_t time_access; time_t ...

亲测三种办法解决:List用Remove方法报错_cherry__cheng的博客-程序员信息网_list的remove方法报错

亲测三种办法解决:List用Remove方法报错,如:Java.lang.IndexOutOfBoundException,Java ConcurrentModificationException

移动端性能测试概述_tsr106的博客-程序员信息网

随着移动设备的普及和使用范围越来越广,APP的性能测试变的越来越重要。比起之前的性能测试,APP性能测试有着自己的特色和KPI,难度也随之增加。 APP的自动化测试工具发展跟不上设备的发展速度,虽然有不少工具提供了设备模拟器来运行程序,但是和真机测试有较大差异,基本只能作为功能性测试使用。好消息就是,有些厂商提供了在线的真机自动化测试方案。和传统测试的差异 1. 移动站点:和传统的只是一个普通的

大数据学习路线分享Master的jps_好程序员IT的博客-程序员信息网_jps中有两个sparksubmit

大数据学习路线分享Master的jps,SparkSubmit  类启动后的服务进程,用于提交任务,  哪一段启动提交任务,哪一段启动submit(Driver端)提交任务流程1.Driver端提交任务到Master(启动sparkSubmit进程)2.Master生成任务信息,放入对列中3.Master通知Worker启动Executor,(Master过滤出...

Angular 中引入BootStrap_画江湖Test的博客-程序员信息网_angular中使用bootstrap

由于Bootstrap官方目前并没有发布Angular的相关类库进行支持,当前Angular只能引用使用Bootstrap相关的样式。无法使用Bootstrap自带的脚本逻辑。以下以Angular7和Bootsrap4.2为例进行demo验证。环境搭建首先执行以下两个命令创建angular项目和组件ng new AngularDemo //创建项目ng g c bootstrapdemo ...

随便推点

Unity预制体生成几秒后消失_悟空1204的博客-程序员信息网_unity的让物体三秒后消失

子弹在发射几秒后消失1.有时间t1,t2,t1在start函数里,t2在upstate函数里,2.利用间隔时间差消失自己void Start() { t1 = Time.fixedTime;//记录生成子弹当下的时刻;只调用一次,现在是1s, }void Update() { t2 = Time.fixedTime;//一直在变化的时间,2s,3s..... if(t2 -t1 >=2) {

拖拽_秃头男神的博客-程序员信息网

div的拖拽div在鼠标按下时跟随鼠标走div变化的是left和top属性div要定位鼠标按下:onmousedown在哪按下:div上按下鼠标移动:onmousemmove,在哪移动:在文档上document鼠标抬起:onmouseup抬起做什么事?移除移动事件onmousemmove样式css <style type="text/css"> div{ width: 300px;

远程文件拷贝(fastcopy为例)_weixin_30732825的博客-程序员信息网

远程地址格式如下:\\IP地址\磁盘符号$\文件夹名称(如:127.0.0.1\\c$\\image)拷贝了image文件夹下面的所有文件,但是如果远程机器有密码的话要先在本机先输入远程的目标地址然后会提示你输入密码,这时你要输入一次密码,然后点击记住我的凭证。这样机器就会在本次记住你得密码,然后就可以在fastcopy中继续使用这个地址拷贝了转载于:https://www.cnblogs.co...

Java vs. Kotlin:应该使用Kotlin进行Android开发吗?_曹纪乾的博客-程序员信息网

当您考虑Android开发时,有可能立即出现一种编程语言:Java。尽管大多数Android应用程序都是用Java编写的,但在Android开发方面,Java并不是您唯一的选择。您可以使用任何可以在Java虚拟机(JVM)上编译和运行的语言编写Android应用程序,而最终用户也不会更明智。而一个真正引起Android社区关注的JVM兼容编程语言是Kotlin,它是JetBra

Python3.7安装PyQt5的方法_weixin_34144848的博客-程序员信息网

一、系统环境 操作系统:Win7 64位 Python Version:3.7二、安装参考 方法1:pip install PyQt5 方法2:下载whl安装包安装 a.下载网址:https://pypi.python.org/pypi/PyQt5 b.点选Downlo...

推荐文章

热门文章

相关标签