MySQL 里如果每一次的更新操作都写磁盘的话,那么这个过程中磁盘要找到对应的那条记录,然后再更新,整个过程中的 IO 成本、查找成本都很高,所以 MySQL 中采用了 WAL(Write-Ahead Logging)技术来解决这个问题。
关键点是:先写日志,再写磁盘。
redo log
redo log 是 InnoDB 引擎特有的日志。
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 中,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。
InnoDB 的 redo log 是固定大小的,比如可以配置为一组 4 个文件,每个文件的大小是 1GB,那么总共就可以记录 4GB 的操作。从头开始写,写到末尾就又回到开头循环写。
有了 redo log,InnoDB 就可以保证即使数据库发生异常重启,之前提交的记录都不会丢失,这个能力称为 crash-safe。
binlog
MySQL 整体来看,其实就两块,一块是 Server 层,主要做 MySQL 功能层面的事情;还有一块是引擎层,负责存储相关的具体事宜。上面的 redo log 是 InnoDB 引擎层面的,对应到 Server 层面的日志,则称为 binlog。
binlog 有两种模式,statement 格式的话是记录 SQL 语句;row 格式会记录行的内容,记录两条,分别是更新前的内容和更新后的内容。
update 语句的基本执行流程
下面以一条 update 语句为例描述基本执行流程:
update T set N=N+1 where ID=2;
- 执行器先找引擎取 ID=2 这一行。如果这一行所在的数据页本来就在内存中,就直接返回给执行器;否则,需要先从磁盘读入内存,然后再返回
- 执行器拿到引擎给的行数据,把这个值加上 1,比如原来是 N,现在就是 N+1,得到新的一行数据,再调用引擎接口写入这行新数据
- 引擎将这行新数据更新到内存中,同时将这个更新操作记录到 redo log 里面,此时,注意 redo log 处于 prepare 状态。然后告知执行器执行完成了,随时可以提交事务
- 执行器生成这个操作的 binlog,并把 binlog 写入磁盘
- 执行器调用引擎的提交事务接口,引擎把刚刚写入的 redo log 改成提交(commit)状态,更新完成
这里描述下执行过程中间出现意外的场景。
- prepare redo log
- write binlog
- commit redo log
如果在 2 之前崩溃,那么重启恢复后,InnoDB 发现没有 commit,回滚。备份恢复:没有 binlog。两者保持一致。
如果在 3 之前崩溃,那么重启恢复后,虽然 InnoDB 发现没有 commit,但满足 prepare 和 binlog 完成,所以重启后会自动 commit。备份恢复:有 binlog。两者保持一致。
两阶段提交
两阶段提交的目的是为了 让两份日志(redo log 和 binlog)之间的逻辑一致。
如果不使用两阶段提交会有什么问题?仍然用上面的 update 语句做例子。假设当前 ID=2 的行,字段 c 的值是 0,那么就会有两种形式的写入:
先写 redo log 后写 binlog
那么如果在 redo log 写完,binlog 还没有写完的时候,MySQL 进程异常重启。因为 redo log 写完之后,系统即使崩溃,仍然能够把数据恢复回来,所以恢复后这一行 n 的值是 1。
但是由于 binlog 还没有写就挂了,那么 binlog 里面肯定是没有这个语句的,所以如果用 binlog 恢复临时库的话,这个临时库就会少了这一次的更新,恢复出来的这一行 n 的值就是 0,与原库的值不同。
先写 binlog 后写 redo log
binlog 写完后 MySQL 进程异常重启,因为 redo log 还没有写,所以崩溃恢复以后这个事务无效,这一行的 n 的值是 0。但是 binlog 里面记录了 “把 n 从 0 改成 1”这个日志,所以用 binlog 来恢复临时库的话,就多了一个事务出来,恢复出来的这一行 n 的值就是 1,与原库的值不符。
配置
innodb_flush_log_at_trx_commit
参数设置为 1 的时候,表示每次事务的 redo log 都直接持久化到磁盘,可以保证 MySQL 异常重启后数据不丢失sync_binlog
这个参数设置成 1 的时候,表示每次事务的 binlog 都持久化到磁盘,保证 MySQL 异常重启之后 binlog 不丢失
FAQ
为什么会有两份日志 redo log 和 binlog?
因为一开始 MySQL 里面并没有 InnoDB 引擎,自带的是 MyISAM,但 MyISAM 没有 crash-safe 的能力,binlog 只能用于归档存储。既然 binlog 没有 crash-safe 的能力,所以 InnoDB 使用另外一套日志系统,也就是 redo log 实现 crash-safe 能力。
redo log 和 binlog 的区别?
- redo log 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
- redo log 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”
- redo log 是循环写的,空间固定会用完;binlog 是可以追加写入的。“追加写”是值 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
- redo log 记录的,即使异常重启,都会刷新到磁盘;而 binlog 记录的,则主要用于备份
binlog 是不是多余的呢?
不是。
- redo log 只有 InnoDB 引擎有,别的引擎没有
- redo log 是循环写的,不持久保存;binlog 是归档的,这个是 redo log 不具备的