学习总结

学习 MySQL 里面最重要的两个日志，即物理日志 redo log 和逻辑日志 binlog。
（1）redo log 用于保证 crash-safe 能力。innodb_flush_log_at_trx_commit 这个参数设置成 1 的时候，表示每次事务的 redo log 都直接持久化到磁盘。建议设置成 1，这样可以保证 MySQL 异常重启之后数据不丢失。

（2）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。建议设置成 1，这样可以保证 MySQL 异常重启之后 binlog 不丢失。

（3）两个日志之间的三大不同点：

（4）与 MySQL 日志系统密切相关的“两阶段提交”。两阶段提交是跨系统维持数据逻辑一致性时常用的一个方案，即使你不做数据库内核开发，日常开发中也有可能会用到。

本次task学习redo log（重做日志）和 binlog（归档日志）。

（1）先从一个update栗子开始，首先创建一个表，这个表有一个主键 ID 和一个整型字段 c。如果要将 ID=2 这一行的值加 1，SQL 语句如下：：

mysql> create table T(ID int primary key, c int);
mysql> update T set c=c+1 where ID=2;

  

 

  
1
  
2
 

（2）带着问题学习：怎样让数据库恢复到半个月内任意一秒的状态？

一、物理日志 redo log

1.1 记账栗子

1.2 crash-safe能力

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，那么这块“粉板”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（如下图）。

（1）write pos 是当前记录的位置，一边写一边后移，写到第 3 号文件末尾后就回到 0 号文件开头。
（2）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。

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。

二、逻辑日志 binlog

Mysql整体分为server层（负责功能层面）和引擎层（负责存储相关），redo log是InnoDB引擎特有的日志，而server层也有自己的日志——归档日志binlog。

一开始mysql没有InnoDB引擎，其自带的是MyISAM引擎没有crash-safe能力，而当时是以插件的形式引入其他公司的InnoDB。InnoDB使用另一套日志系统redo log来实现crash-safe能力。

2.1 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（逻辑日志） 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（生成一个新的文件），并不会覆盖以前的日志。

2.2 update栗子的执行流程

回到开头update的例子，看执行流程。
浅色框表示是在 InnoDB 内部执行的，深色框表示是在执行器中执行的。

• 执行器先找引擎取 ID=2 这一行。ID 是主键，引擎直接用树搜索找到这一行。如果 ID=2 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（物理日志） 里面，此时 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（逻辑日志），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。

2.3 binlog几大模式

三、两阶段提交

刚才上图的最后三步看上去有点“绕”，将 redo log 的写入拆成了两个步骤：prepare 和 commit，这就是"两阶段提交"。

3.1 数据恢复

开头说的让数据库恢复到半个月内任意一秒的状态的问题：
binlog（MySQL 的 Server 层实现的，所有引擎都可以使用）会记录所有的逻辑操作，用“追加写”方式，如果DBA说半个月可以恢复，则说明备份系统中保存了最近半个月所有的binlog（系统会定期备份）。
ex：想要找到到最近某天误删的数据，可以把备份的binlog依次取出，这时临时库就和误删前的数据库一样了，可以取出所要的数据。

3.2 为啥需要两阶段提交

为啥日志需要两阶段提交，我们使用反证法。
由于 redo log 和 binlog 是两个独立的逻辑，如果不用两阶段提交，要么就是先写完 redo log 再写 binlog，或者采用反过来的顺序。看看这两种方式会有什么问题。

仍然用前面的 update 语句来做例子。假设当前 ID=2 的行，字段 c 的值是 0，再假设执行 update 语句过程中在写完第一个日志后，第二个日志还没有写完期间发生了 crash，会出现什么情况呢？

（1）先写 redo log 后写 binlog

假设在 redo log 写完，binlog 还没有写完的时候，MySQL 进程异常重启。由于我们前面说过的，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 c 的值是 1。但是由于 binlog 没写完就 crash 了，这时候 binlog 里面就没有记录这个语句。因此，之后备份日志的时候，存起来的 binlog 里面就没有这条语句。然后你会发现，如果需要用这个 binlog 来恢复临时库的话，由于这个语句的 binlog 丢失，这个临时库就会少了这一次更新，恢复出来的这一行 c 的值就是 0，与原库的值不同。

（2）先写 binlog 后写 redo log

如果在 binlog 写完之后 crash，由于 redo log 还没写，崩溃恢复以后这个事务无效，所以这一行 c 的值是 0。但是 binlog 里面已经记录了“把 c 从 0 改成 1”这个日志。所以，在之后用 binlog 来恢复的时候就多了一个事务出来，恢复出来的这一行 c 的值就是 1，与原库的值不同。

不只是误操作后需要用这个过程来恢复数据。当你需要扩容的时候，也就是需要再多搭建一些备库来增加系统的读能力的时候，现在常见的做法也是用全量备份加上应用 binlog 来实现的，这个“不一致”就会导致你的线上出现主从数据库不一致的情况。

小结：redo log 和 binlog 都可以用于表示事务的提交状态，而两阶段提交就是让这两个状态保持逻辑上的一致。

四、作业

前面说到定期全量备份的周期“取决于系统重要性，有的是一天一备，有的是一周一备”。那么在什么场景下，一天一备会比一周一备更有优势呢？或者说，它影响了这个数据库系统的哪个指标？

【答】首先，是恢复数据丢失的时间，既然需要恢复，肯定是数据丢失了。如果一天一备份的话，只要找到这天的全备，加入这天某段时间的binlog来恢复，如果一周一备份，假设是周一，而你要恢复的数据是周日某个时间点，那就，需要全备+周一到周日某个时间点的全部binlog用来恢复，时间相比前者需要增加很多；看业务能忍受的程度

其次，是数据库丢失，如果一周一备份的话，需要确保整个一周的binlog都完好无损，否则将无法恢复；而一天一备，只要保证这天的binlog都完好无损；当然这个可以通过校验，或者冗余等技术来实现，相比之下，上面那点更重要

Reference

（1）《MySQL实战45讲》
（2）https://www.cnblogs.com/luoahong/p/10385466.html

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