MySQL的Binlog與Redolog

MySQL邏輯架構大致可以分為兩層:

  • 服務層:MySQL的核心服務功能佩微,包括查詢語句解析稿黄,詞法語法分析喊衫,優(yōu)化,緩存以及內置函數(日期杆怕,時間族购,數學,加密等)陵珍,跨存儲引擎的功能:存儲過程寝杖,觸發(fā)器,視圖等互纯。
  • 存儲引擎:負責MySQL中數據的存儲和提取瑟幕。

我們知道在MySQL中,server層的日志,成為binlog(歸檔日志)只盹,主要用來做主從復置和恢復時使用的辣往。redo log是InnoDB引擎的日志,來實現crash-safe能力殖卑。

為什么會有兩份日志呢站削?
因為MySQL早期版本中沒有InnoDB引擎,MySQL自帶的引擎是MyISAM孵稽,MyISAM是沒有crash-safe能力的许起,直到將InnoDB以插件的形式引入,InnoDB使用Redo Log來實現crash-safe能力菩鲜。

binlog和Redo Log主要有以下三點不同:

  1. Redo Log是InnoDB引擎特有的园细;binlog是MySQL的server層實現的,不管哪種引擎接校,都會有binlog猛频。
  2. Redo Log是物理日志,記錄數據是怎么變化的馅笙;binlog是邏輯日志伦乔,記錄的是語句的邏輯操作。
  3. Redo Log是循環(huán)寫的董习,空間固定會用完;binlog是追加寫入的爱只,文件寫到一定大小后會切換到下一個皿淋,并不會覆蓋以前的日志。

InnoDB如何保證crash-safe恬试,MySQL服務器宕機重啟后:

  • 所有已經提交的事務的數據仍然存在
  • 所有沒有提交的事務的數據自動回滾

InnoDB通過Redo Log和Undo Log保證以上兩點窝趣。在每個事務提交的時候,將Redo Log寫入硬件存儲训柴,這樣做會犧牲一些性能哑舒,但是可靠性最好。為了平衡兩者幻馁,InnoDB提供了一個innodb_flush_log_at_trx_commit系統(tǒng)變量洗鸵,用戶可以根據應用的需求自行調整。通過redo日志將所有已經提交的事務恢復仗嗦,已經prepare但是沒有commit的事務將會應用undo log做rollback膘滨。
在更新數據時,先寫日志稀拐,再寫磁盤火邓,就是所謂的WAL技術(Write-Ahead Logging)。InnoDB引擎先把記錄寫到Redo Log中,再更新內存铲咨,這個時候認為更新就完成了躲胳。InnoDB引擎會在適當的時候,將這個記錄更新到磁盤里面纤勒,一般會在系統(tǒng)比較空閑的時候坯苹。

為保證數據的一致性,就必須保證binlog和Redo Log的一致性踊东,MySQL引入兩階段提交(two phase commit or 2pc)北滥,來保證數據一致性。具體做法是將Redo log的寫入拆成了兩個步驟:prepare和commit闸翅,這就是所謂的"兩階段提交”再芋。

在主從復制場景下,MySQL內部會自動將普通事務當作一個XA事務(內部分布式事務)來處理:

  • 自動為每個事務分配一個唯一的ID(XID)
  • COMMIT會被自動的分成Prepare和Commit兩個階段
  • Binlog會被當做事務協(xié)調者(Transaction Coordinator)坚冀,Binlog Event會被當做協(xié)調者日志

Binlog在2PC中充當了事務的協(xié)調者(Transaction Coordinator)济赎。由Binlog來通知InnoDB引擎來執(zhí)行prepare,commit或者rollback的步驟记某。事務提交的整個過程如下:

mysql_redo_bin_log.png

分析此圖司训,當事務提交時(執(zhí)行commit語句),分別對應以下幾個階段:

  1. 協(xié)調者準備階段(Prepare Phase)
    此時SQL已經成功執(zhí)行了液南,已經產生了語句的redo和undo內存日志壳猜,已經進入了事務commit步驟。然后告訴引擎做Prepare完成第一階段滑凉,Prepare階段就是寫Prepare Log(Prepare Log也是Redo Log)统扳,將事務狀態(tài)設為TRX_PREPARED,寫Prepare XID(事務ID號)到Redo Log畅姊。寫XID到Redo Log的時候會一并把Redo Log刷新到磁盤咒钟,這個時候Redo Log的日志量大小取決于執(zhí)行SQL語句時產生的Redo是否被刷盤,這個刷盤是隨機的若未,后臺Master線程每秒鐘都會刷新一次朱嘴。

  2. 協(xié)調者提交階段(Commit Phase)

2.1 記錄協(xié)調者日志,即Binlog日志
如果事務涉及的所有存儲引擎的Prepare都執(zhí)行成功粗合,則調用TC_LOG_BINLOG::log_xid方法將SQL語句寫到Binlog(write()將binary log內存日志數據寫入文件系統(tǒng)緩存萍嬉,fsync()將binary log文件系統(tǒng)緩存日志數據永久寫入磁盤),同時也會把XID寫入到Binlog舌劳。此時帚湘,事務已經鐵定要提交了。否則甚淡,調用ha_rollback_trans方法回滾事務大诸,而SQL語句實際上也不會寫到binlog捅厂。

2.2 告訴引擎做Commit
最后,調用引擎的Commit完成事務的提交资柔。并且會對事務的undo log從prepare狀態(tài)設置為提交狀態(tài)(可清理狀態(tài))焙贷,刷新Commit Log到Redo Log,釋放鎖贿堰,釋放mvcc相關的read view等等辙芍;將事務設為TRX_NOT_STARTED狀態(tài)。

記錄Binlog是在InnoDB引擎Prepare(即Redo Log寫入磁盤)之后羹与,這點至關重要故硅。另外需要注意的一點就是,SQL語句產生的Redo日志會一直刷新到磁盤(master thread每秒fsync redo log)纵搁,而Binlog是事務commit時才刷新到磁盤吃衅,如果binlog太大則commit時會慢。

由上面的二階段提交流程可以看出腾誉,通過兩階段提交方式保證了無論在任何情況下徘层,事務要么同時存在于存儲引擎和binlog中,要么兩個里面都不存在利职,可以保證事務的binlog和redo log順序一致性趣效。一旦階段2中持久化Binlog完成,就確保了事務的提交猪贪。此外需要注意的是跷敬,每個階段都需要進行一次fsync操作才能保證上下兩層數據的一致性。階段1的fsync由參數innodb_flush_log_at_trx_commit=1控制热押,階段2的fsync由參數sync_binlog=1控制干花,俗稱“雙1”,是保證crash-safe的根本楞黄。

參考:
https://en.wikipedia.org/wiki/Two-phase_commit_protocol

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