数据库日志——binlog、redo log、undo log扫盲

灰太狼 2022-09-13 05:16 210阅读 0赞

日志是数据库中比较重要的组成部分，很多核心的功能必须依靠日志才能完成。

该篇文章简要介绍了binlog、redo log与undo log，能够在一定程度上拓宽对mysql日志的整体认识。

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# binlog #

又称归档日志，由**Server层实现与记录，因此对任何引擎都有效。**

binlog是一种只记录对表中数据以及对表结构产生更改操作的二进制文件，比如有insert、update、delete、create table、alter table等操作，不记录select、show，因为这些操作不会产生任何更改。不过就算一个update未产生数据变化，也是会被记录进去的。

你可以理解binlog是直接记录sql语句，或者说记录原始sql逻辑，因此binlog属于逻辑日志。

binlog是**追加写入**的，一个文件写满，会重新创建一个文件继续写，文件名称是mysql-bin.xxxxxx，例如myql-bin.000001，序号部分会递增。

## **binlog的格式** ##

binlog有三种格式，可以通过**binlog-format**来设定

### STATEMENT ###

**直接记录操作的sql语句**，例如update student set name='tom' where id=1;

**优点：**

这种格式的binlog，可以直接进行阅读。

不记录具体的行数据，日志量不会很大，性能较优。

**缺点：**

当binlog用于主从之间的复制时，如果**当前的sql语句为随机函数rand()、当前日期now()等，在重现之后具有不同的值，具有歧义性，可能会造成复制后数据不一致**。

### **ROW** ###

对于update student set name='tom' where id=1操作，**会记录id=1这条数据中name字段在修改前与修改后的数据。**

**优点：**

准确性强

**缺点：**

可读性差，需要借助mysqlbinlog解析。

如果经常修改一些字段比较长的数据，会造成生成的binlog日志量变多，性能稍弱。

当然，alter table等直接改变表结构的语句，也会快速增加日志量与磁盘IO。

### MIXED ###

其实就是一种对STATEMENT与ROW的混合使用方式

对不会造成歧义的操作使用STATEMENT格式进行记录，否则使用ROW格式记录。

对表结构的修改操作，也使用ROW格式进行记录。

不过，比较推荐的是ROW格式，特别是在SSD、云端存储、大带宽普及的今天，这点儿的存储空间与磁盘IO还是吃得消的，滴滴基于Binlog的采集架构就是直接使用的ROW格式。

## binlog的使用场景 ##

### 主从复制 ###

当我们使用主从结构的mysql时，从库需要同步主库的数据。

这个时候主库会将自己的binlog异步发送给从库，从库在本地完成sql回放，来达到主从数据一致的目的。

主从复制之间可能会存在延迟，当主库只负责写，从库只负责读时，写完主库之后的立马读从库，可能会出现问题。

关于主从复制原理及主从延迟的解决方案，会另开篇幅。

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### 数据恢复 ###

当误删生产数据时，可以通过binlog来恢复。

找到生产库最近的一次全量备份，首先由全量备份恢复到临时库中。

接着从全量备份的时间点开始，重放binlog一直到mysql不产生新的binlog为止，另外要注意删除binlog中误操作的语句，最后切换临时库为生产库。

值得注意的一点是，**binlog默认是不开启的**。

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# redo log #

又称重做日志，是Innodb引擎中特有的日志。如果当前使用的引擎是Myisam或者Memory，那就无从谈起redo log。

和binlog的内容不同，redo log记录了“在某个数据页上做了哪些修改”，属于物理日志。

## 为什么要有redo log? ##

**Innodb引擎是以页为单位来和磁盘交互的**，一般来说，如果一个事务提交后，需要将修改后的数据页写回到磁盘中。

如果本次事务只修改当前数据页中的几个Byte，直接将当前数据页的所有内容刷到磁盘后，涉及到大量的**随机写**，IO成本很高，性能比较低。

如果事务提交后，先将“对哪个数据页做了哪些修改”**顺序写**入redo log，之后会在合适的时机写回到buffer pool（你可以把buffer pool理解为缓冲池，如果查询到一条记录时，会将记录所在的数据页加载进缓冲池中。之后再进行查找时，先查询缓冲池，查不到再查磁盘，查到了就再放入到缓冲池中。这样做，在一定程度上可以减少IO成本，提升性能）中，最后将buffer pool中的数据页刷盘，在一定程度上可以减少IO成本。

此外，**binlog是不支持crash-safe，即崩溃恢复的，只是支持误删数据恢复**。当redo log与binlog结合在一起的时候，光芒就出现了，此处应该有迪迦。redo log中较实际数据页中多出来的那部分日志，就是崩溃后用于恢复的日志。

## **redo log的记录方式** ##

**和binlog追加写不同，redo log采用的是循环写。之所以用循环写，是因为之前恢复的数据再保存在redo log中就没有任何意义了。**

假设redo log最终会写入到4个文件中，每个文件的大小都是1GB，则此时能够记录的最大日志量为4GB。

比如先从1号文件中写入，写满之后，就换到2号文件中。4个文件全部写满后，再回到1号文件从头继续写。

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这里还有两个指针，write position与check point

### write position ###

指向redo log的记录进度，write position指针走过的区域，代表着redo log的日志量逐渐增长。

### check point ###

指向数据页刷盘后的恢复进度，check point指针走过的区域，会将区域内redo log数据用于恢复，接着将redo log擦除。

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两个指针的运动方向，都是顺时针方向。

因此，从write position顺时针到check point之间的区域，都是空着的部分。

当redo log记录过快时，write position可能会追赶上check point。此时就需要停止redo log记录，并将所有文件中的redo log恢复。

在这里，有必要总结一下binlog与redo log的区别。

## binlog与redo log的区别 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th>binlog</th> 
   <th>redo log</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><strong>日志归属</strong></td> 
   <td>由Server层实现，所有的引擎都可以使用</td> 
   <td>Innodb引擎中特有的日志</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>日志类型</strong></td> 
   <td>逻辑日志，记录原始的sql逻辑或数据变更的前后内容</td> 
   <td>物理日志，记录在哪个数据页上进行了哪些更改</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>写入方式</strong></td> 
   <td>追加写，写满则创建一个新文件继续写</td> 
   <td>循环写，全部写满就从头开始</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>适用场景</strong></td> 
   <td>主从同步与误删恢复</td> 
   <td>崩溃恢复</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

在一条类型为update的sql语句的执行背后，涉及到binglog与redo log的两阶段提交，这个也会另开篇幅。

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# Undo log #

**undo log主要用于事务回滚时恢复原来的数据**

mysql在执行sql语句时，会将一条逻辑相反的日志保存到undo log中。因此，undo log中记录的也是逻辑日志。

当sql语句为insert时，会在undo log中记录本次插入的主键id。等事务回滚时，delete此id即可。

当sql语句为update时，会在undo log中记录修改前的数据。等事务回滚时，再执行一次update，得到原来的数据。

当sql语句为delete时，会在undo log中记录删除前的数据。等事务回滚时，insert原来的数据即可。

数据库事务四大特性中的原子性，即事务具有不可分割性，要么全部成功，要么全部失败，其底层就靠undo log实现。在某一步执行失败时，会对之前事务的语句进行回滚。

另外，**undo log**与**ReadView**合作可以实现**多版本并发控制MVCC(Mutil-Version Concurrency Control)。**

## **MVCC** ##

对于MVCC，简单来讲，就是mysql**保存了一行数据在多个时间点的快照**，**是一种使用空间换取时间的策略，能做到读(快照读，可以理解就是普通的select语句)写不加锁。**

你可以暂时理解为，每一份快照包含了一行undo log日志，各个版本的快照通过指针连接起来，这样可以顺着指针快速找到上一份快照。

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（图片来源于互联网，联系侵删）

关于MVCC实现原理，也会另开篇幅。

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