Mysql中undo、redo与binlog的区别浅析

时间:2021-09-26 03:09:33

前言

MySQL中有六种日志文件,分别是:重做日志(redo log)、回滚日志(undo log)、二进制日志(binlog)、错误日志(errorlog)、慢查询日志(slow query log)、一般查询日志(general log),中继日志(relay log)。

其中重做日志和回滚日志与事务操作息息相关,二进制日志也与事务操作有一定的关系,这三种日志,对理解MySQL中的事务操作有着重要的意义。

  与不同引擎的关系 核心作用 生命周期   日志类型
undo log 属于innodb引擎独有 回滚,保证事务的“原子性”,事务日志  事务开始前,以类似“快照”的方式记录现场  逻辑日志
redo log 属于innodb引擎独有 重做,保证事务的“持久性”,事务日志  事务开始后记录,prepare阶段落盘  物理日志
binlog 工作在mysql的Server层,与使用哪种引擎无关 实现主从节点数据的复制  事务执行期间记录,commit阶段完成前落盘  逻辑日志

【undo log】

事务开始之前,将当前事务版本生成 undo log(Tips:undo log 也会产生 redo log 来保证 undo log 的可靠性)。

事务提交之后,undo log 并不能立马被删除,而是放入待清理的链表,由 purge 线程判断是否有其它事务在使用 undo 段中表的上一个事务之前的版本信息,从而决定是否可以清理 undo log 的日志空间。

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。

实际上, 原子性 底层就是通过undo log实现的。undo log主要记录了数据的逻辑变化,比如一条INSERT语句,对应一条DELETE的undo log,对于每个UPDATE语句,对应一条相反的UPDATE的undo log,这样在发生错误时,就能回滚到事务之前的数据状态。例如,user表中原记录如下:

id name
1 xiaoming

执行sql  update user set name = 'xiaohong' where id = 1; 的时候生成的undo log大概是update user set name = 'xiaoming' where id = 1;

同时,undo log也是MVCC(多版本并发控制)实现的关键。 

【redo log】

mysql是如何保证事务的持久性的呢?最简单的做法是在每次事务提交的时候,将该事务涉及修改的数据页全部刷新到磁盘中。但是这么做会有严重的性能问题,主要体现在两个方面:

  • 因为Innodb是以页为单位进行磁盘交互的,而一个事务很可能只修改一个数据页里面的几个字节,这个时候将完整的数据页刷到磁盘的话,太浪费资源了!
  • 一个事务可能涉及修改多个数据页,并且这些数据页在物理上并不连续,使用随机IO写入性能太差!

因此,mysql设计了redo log机制,并通过WAL(Write-Ahead Logging)技术进行了性能优化。WAL的核心就是先顺序IO写日志磁盘、再随机IO写数据磁盘,节省的是随机写磁盘的 IO 消耗。mysql 每执行一条 DML 语句,先将记录顺序追加写入 redo log buffer并更新内存中的数据,等到有空闲线程、内存不足、Redo Log满时再批量落盘持久化。

【binlog】

binlog是mysql的逻辑日志并且由Server层进行记录,记录对象为任意数据库引擎的写入性操作(不包括查询)信息,以二进制的形式保存在磁盘中。

在实际应用中,binlog的主要使用场景有两个,分别是 主从复制 和 数据恢复 。

  • 主从复制 :在Master端开启binlog,然后将binlog发送到各个Slave端,Slave端重放binlog从而达到主从数据一致。
  • 数据恢复 :通过使用mysqlbinlog工具来恢复数据。

数据更新过程中,万一更新数据的过程中系统出现故障异常重启了,如何保证事务的持久性、原子性呢?概述如下:

  1. 记录此次更新前数据记录的快照现场(即写undo log)
  2. 读取此次更新所需要的数据入内存
  3. 在内存中更新数据(效率高)
  4. 写redo log,并置redo log状态为prepare
  5. 写binlog
  6. 置redo log状态为commit       

Mysql中undo、redo与binlog的区别浅析

基于上述简化版的undo log、redo log和binlog的写入流程,我们来梳理下原子性、持久性、一致性的可靠性保证:

  A)假如是在步骤1/2/3中任一步骤发生故障,故障恢复后发现redo log中并无未完成的记录,故障恢复后只需要回滚undo log恢复现场即可;

  B)假如在步骤4/5中任一步骤发生故障,故障恢复后发现redo log处于prepare状态,则进一步判断是否已经写入binlog:

  1. 若已经写入binlog,则重新执行redo log的相关记录直到成功达到commit状态(主从的一致性);
  2. 若未写入binlog,则回滚undo log恢复现场(原子性);       

  C)假如在步骤6发生故障,故障恢复后发现redo log处于commit状态,表示过程全部正常完成,则什么都不需要做。

总结

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