Mysql学习笔记【日志】

本文为极客时间《Mysql实战45讲》的学习笔记，并结合《高性能Mysql》，梳理了索引相关的知识点，总结了一些常见问题，并记录了一些比较实用的方法。

三种常见的日志类型

RedoLog 重做日志

RedoLog是重要日志，是InnoDB用来做事务持久化的日志。他主要记录了事务在某个数据页上具体做了什么。它可以实现事务的crash-safe

结构

Write pos 是当前记录的位置，一边写一边后移，写到ib_logfile_3 号文件末尾后就回到 ib_logfile_0 号文件开头。
checkpoint 是当前要擦除的位置，也是往后推移并且循环的，擦除记录前要把记录更新到数据文件。
write pos 和 checkpoint 之间的是还空着的部分，可以用来记录新的操作。如果 write pos 追上 checkpoint，表示日志满了，这时候不能再执行新的更新，得停下来先擦掉一些记录（刷脏页），把 checkpoint推进一下。

他的大致结构：

代码语言：txt复制

show engine innodb statusG

---
LOG
---
Log sequence number          17680223 #代表系统中的lsn值，也就是当前系统已经写入的redo日志量
Log buffer assigned up to    17680223
Log buffer completed up to   17680223
Log written up to            17680223
Log flushed up to            17680223 #代表flushed_to_disk_lsn的值，也就是当前系统已经写入磁盘的redo日志量
Added dirty pages up to      17680223
Pages flushed up to          17680223 #代表flush链表中被最早修改的那个页面对应的oldest_modification属性值
Last checkpoint at           17680223 #checkpoint 的值
16 log i/o's done, 0.00 log i/o's/second

RedoLog Buffer 与写入机制

RedoLog Buffer的block由三部分组成：header(12字节)，body（496字节），trailer（字节）。多个block组成了RedoLog Buffer。他的大小可以由innodb_log_buffer_size的大小来控制，默认时16M。

正常情况下，一个事务产生的RedoLog要先写入到RedoLog Buffer中，直到事务COMMIT才会被写入到磁盘中。多个事务产生的RedoLog也不是顺序存储的，而是随机存储的。他刷盘的策略有：

如果此时的RedoLog已经占用了RedoLog Buffer一半以上的内存，就要进行刷盘。
事务提交时，会把相关的记录刷盘
后台线程会定时刷盘
正常关闭服务时会刷盘

一些注意事项

关于RedoLog的一些配置：

可以通过参数innodb_log_files_in_group来改变文件个数，这个参数的默认值是2；
可以通过参数innodb_log_file_size来指定每个redo日志的大小；
可以通过参数innodb_log_group_home_dir指定redo日志所在的目录。

RedoLog并没有参与到正常流程下的数据落盘的过程。这个问题涉及到RedoLog究竟存了些什么。

实际上，数据最终落库是以一页数据为单位进行写入磁盘的，RedoLog本身并没有记录一页完整的数据，而是记录了一页上面的数据都发生了什么变化。因此不能实现写入磁盘的功能。

正常情况下的脏页刷盘和RedoLog没有任何关系
崩溃恢复的时候，先把数据页读取到内存，然后通过RedoLog恢复页面发生的操作。此时页面变回脏页，再次落盘时和第一种情况一样。

innodb_flush_logs_at_trx_commit 的作用

0，每次提交的事务只将RedoLog存储在RedoLog Buffer中，一秒后再持久化。性能很高，异常时可能会丢失1s 的日志，
1，每次提交的事务都持久化到磁盘。write fsync 最常用。性能不高，但是安全,理论上不存在丢数据的可能。
2，每次都把RedoLog写到pagecache中，不fsync也就是说，把持久化交给了操作系统。Mysql服务崩溃了不会有影响。操作系统崩了，可能要丢数据了。

BinLog 重要日志

BinLog 是服务层的日志，相对而言实现起来比较简单，他不能提供crash-safe的功能。、

运行原理

BinLog 的写入逻辑比较简单：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。

一个事务的 BinLog是不能被拆开的，因此不论这个事务多大，也要确保一次性写入。

这就涉及到了 binlog cache 的保存问题：

系统给binlog cache 分配了一片内存，每个线程一个，参数 binlog_cache_size 用于控制单个线程内 binlog cache 所占内存的大小。如果超过了这个参数规定的大小，就要暂存到磁盘。
事务提交的时候，执行器把 binlog cache 里的完整事务写入到 BinLog 中，并清空 binlog cache。

注意事项

参数 sync_binlog 控制的：

sync_binlog=0 的时候，表示每次提交事务都只 write，不 fsync；
sync_binlog=1 的时候，表示每次提交事务都会执行 fsync；
sync_binlog=N(N>1) 的时候，表示每次提交事务都 write，但累积 N 个事务后才 fsync。

BinLog 落进文件分成两步：

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。
fsync将数据持久化到磁盘。一般情况下，我们认为 fsync 才占磁盘的 IOPS。

UndoLog

回滚日志也是InnoDB实现的，目的是为了进行事务回滚，只要用在MVCC的时候。在数据修改的流程中，会记录一条与当前操作相反的逻辑日志到UndoLog中（可以认为当delete一条记录时，undo log中会记录一条对应的insert记录，反之亦然，当update一条记录时，它记录一条对应相反的update记录）。

日志写入用到的技术方案

WAL 机制

WAL 介绍

WAL 的全称是 Write-Ahead Logging，它的关键点就是先写日志，再写磁盘。具体来说，当有一条记录需要更新的时候，InnoDB 引擎就会先把记录写到 redo log里面，并更新内存，这个时候更新就算完成了。同时，InnoDB 引擎会在适当的时候，将这个操作记录更新到磁盘里面，而这个更新往往是在系统比较空闲的时候做。

如何理解Mysql中的WAL技术

关键点：将写入拆分为多步，先写日志，空闲时间再写磁盘，提高写效率。

代码语言：txt复制

update user set a = 1 where b =2;

以一条更新语句为例，修改并不会直接写入这行数据所在的数据库文件（在硬盘中）。而是先写入到redolog日志。会有其他线程把redolog 的日志写入到硬盘中。当我们执行完这条语句，此时对于这条数据的修改，没有直接刷进其所在的数据页，他现在存在两个地方：change buffer （内存）和redo_log（磁盘）中。当我们下一次查询的时候会先读change buffer 中的变动，对数据做merge。如果服务挂了，内存没有了，服务再次启动时，会先把redo_log 中的变动更新到数据库文件中，此时数据依然是修改后的状态。这个过程叫做：crash-safe。

那么为什么不直接写入到数据库文件呢？

第一，为了提高写入磁盘的效率；第二，提高并发。

数据库最大的性能瓶颈在于磁盘IO效率。充分利用磁盘IO，提高效率基本上有三个方法：

随机读写改顺序读写
缓冲单条读写改批量读写
单线程读写改并发读写 WAL本质上就是这三个优化的集中体现。这个设计思路在我们日常工作中也非常有用。尤其是需要高并发写入的同时又要保证数据一致的时候。

WAL的优点

读和写可以并发执行，不会阻塞。
WAL 可以降低写磁盘的成本，在保证数据一致性的同时，提高效率。
有效减少了磁盘的随机IO，减少了fsync的次数

两阶段提交

两阶段提交是分布式系统中比较常见的一种事务提交算法。在Innodb的日志提交时用到了这个协议，用来保证事务提交时，redolog和binlog 都处于完成状态。具体而言：

操作完更新语句，把数据保存到内存
写入RedoLog，处于prepare阶段
写入BonLog
提交事务，BinLog和RedoLog都处于完成状态。

这里可以仔细推敲下，异常无论发生在1和2 之间还是其他之间，都可以保证下次恢复现场时数据的完整性。因为只有BinLog和RedoLog都存在的事务操作记录才是正确的。

两阶段提交我们在自己的服务开发中也有可能会使用到，这里还有维基-三阶段提交可以参考下

常见问题

BinLog与RedoLog 有哪些区别？

首先要先说明白，他们两个在目前InnoDB中是缺一不可的。少了哪一个都会出现问题。其次，他们之间至少有三点有很大的区别：

RedoLog 是 InnoDB 引擎特有的；binlog 是 MySQL 的 Server 层实现的，所有引擎都可以使用。
RedoLog 是物理日志，记录的是“在某个数据页上做了什么修改”；binlog 是逻辑日志，记录的是这个语句的原始逻辑，比如“给 ID=2 这一行的 c 字段加 1 ”。
RedoLog 是循环写的，空间固定会用完；binlog 是可以追加写入的。“追加写”是指 binlog 文件写到一定大小后会切换到下一个，并不会覆盖以前的日志。

最后，简单说下：如果没有了RedoLog，数据就无法做到crash-safe，因为 binlog不具备保存事务的性质，最重要的是它并不具备记录数据页上究竟发生了什么。如果没有 binlog的话，RedoLog是个循环写入的，不存在归档这个功能。

RedoLog如何保证 crash-safe的？

我们先说下，如果没有RedoLog的话，数据怎么就丢了。假设，我们执行完一个事务，更新了一条数据。根据之前的笔记，这时候这条数据所在的数据页 一定保存在内存中，且是一个脏页，并没有被回写到磁盘里。此时的数据是不安全的，假如Mysql异常挂掉了，内存中的数据就没了。这个时候我们的更新就会丢掉。

加上RedoLog以后，我们执行完事务，此时就直接把操作记录保存在RedoLog中,并且已经被保存进磁盘了。事务提交后，RedoLog也就处在完成状态了。这个时候的状态是：虽然我们改过的数据还在内存中，没有刷盘，但是我们操作记录已经写进日志并持久化了。当出现异常后，虽然内存没了，但是服务启动后可以根据RedoLog恢复现场，这样就不会出现数据丢失了。