日志是 mysql 数据库的重要组成部分,记录着数据库运行期间各种状态信息。mysql日志主要包括错误日志、查询日志、慢查询日志、事务日志、二进制日志几大类。

作为开发,我们重点需要关注的是二进制日志( binlog )和事务日志(包括redo log 和 undo log ),本文接下来会详细介绍这三种日志。

binlog

binlog 用于记录数据库执行的写入性操作(不包括查询)信息,以二进制的形式保存在磁盘中。binlog 是 mysql的逻辑日志,并且由 Server 层进行记录,使用任何存储引擎的 mysql 数据库都会记录 binlog 日志。

  • 逻辑日志:可以简单理解为记录的就是sql语句 。
  • 物理日志:mysql 数据最终是保存在数据页中的,物理日志记录的就是数据页变更 。

binlog 是通过追加的方式进行写入的,可以通过max_binlog_size 参数设置每个 binlog文件的大小,当文件大小达到给定值之后,会生成新的文件来保存日志。

使用场景

在实际应用中,binlog的主要使用场景有两个,分别是 主从复制数据恢复

  1. 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。
  2. 数据恢复 :通过使用 mysqlbinlog 工具来恢复数据。

刷盘时机

对于InnoDB存储引擎而言,只有在事务提交时才会记录biglog ,此时记录还在内存中,那么biglog是什么时候刷到磁盘中的呢?
mysql通过 sync_binlog 参数控制 biglog 的刷盘时机,取值范围是 0-N

  • 0:不去强制要求,由系统自行判断何时写入磁盘;
  • 1:每次 commit 的时候都要将 binlog 写入磁盘;
  • N:每N个事务,才会将 binlog 写入磁盘。

从上面可以看出,sync_binlog最安全的是设置是 1 ,这也是MySQL 5.7.7之后版本的默认值。但是设置一个大一些的值可以提升数据库性能,因此实际情况下也可以将值适当调大,牺牲一定的一致性来获取更好的性能。

binlog日志格式

binlog 日志有三种格式,分别为 STATMENTROWMIXED

在 MySQL 5.7.7 之前,默认的格式是 STATEMENT , MySQL 5.7.7 之后,默认值是 ROW。日志格式通过 binlog-format 指定。

  • STATMENT:基于SQL 语句的复制( statement-based replication, SBR ),每一条会修改数据的sql语句会记录到binlog 中 。

    • 优点:不需要记录每一行的变化,减少了 binlog 日志量,节约了 IO , 从而提高了性能;

    • 缺点:在某些情况下会导致主从数据不一致,比如执行sysdate() 、 slepp() 等 。

  • ROW:基于行的复制(row-based replication, RBR ),不记录每条sql语句的上下文信息,仅需记录哪条数据被修改了 。

    • 优点:不会出现某些特定情况下的存储过程、或function、或trigger的调用和触发无法被正确复制的问题 ;

    • 缺点:会产生大量的日志,尤其是alter table 的时候会让日志暴涨

  • MIXED:基于STATMENT 和 ROW 两种模式的混合复制(mixed-based replication, MBR ),一般的复制使用STATEMENT 模式保存 binlog ,对于 STATEMENT 模式无法复制的操作使用 ROW 模式保存 binlog

redo log

为什么需要

我们都知道,事务的四大特性里面有一个是 持久性 ,具体来说就是只要事务提交成功,那么对数据库做的修改就被永久保存下来了,不可能因为任何原因再回到原来的状态。
那么 mysql是如何保证一致性的呢?
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:

  1. 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!
  2. 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 , 具体来说就是只记录事务对数据页做了哪些修改,这样就能完美地解决性能问题了(相对而言文件更小并且是顺序IO)。

    基本概念

    redo log 包括两部分:一个是内存中的日志缓冲( redo log buffer ),另一个是磁盘上的日志文件( redo logfile)。
    mysql 每执行一条 DML 语句,先将记录写入 redo log buffer,后续某个时间点再一次性将多个操作记录写到 redo log file。这种 先写日志,再写磁盘的技术就是 MySQL里经常说到的 WAL(Write-Ahead Logging) 技术。

在计算机操作系统中,用户空间(user space)下的缓冲区数据一般情况下是无法直接写入磁盘的,中间必须经过操作系统内核空间( kernel space )缓冲区( OS Buffer )。

undo log

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。
同时, undo log 也是 MVCC(多版本并发控制)实现的关键。