MySQL四种日志binlog/redolog/relaylog/undolog详解

一、binlog

binlog记录数据库表结构和表数据变更，比如update/delete/insert/truncate/create，它不会记录select。存储着每条变更的SQL语句和XID事务Id等等。binlog日志文件如下：

[root@192.168.10.11]# mysqlbinlog mysql-binlog.0000012
..........
# at 523
# 168654 20:22:43 server id 1 end_log_pos 843 Query thread_id=3 exec_time=0 error_code=0
SET TIMESTAMP=156521934;
INSERT INTO student('name','age','sex') VALUES('ZZX',20,'1');  # 执行的SQL语句
;
# at 669
#168654 20:22:45 server id 1 end_log_pos 876 Xid = 12              #执行的时间和事务ID

主要有两个作用：复制和恢复数据
【1】MySQL架构为了高可用性都是一主多从，从服务器需要与主服务器保持数据一致，这就是通过binlog进行复制；
【2】数据库的数据如果被误删，可以通过binlog数据进行恢复。

因为binlog记录了数据库表的逻辑变更，所以可以用binlog进行主从复制和恢复数据。

二、redo log

MySQL执行SQL修改语句时，肯定是先把这条记录查出来，然后再将这条进行进行修改。因为Mysql的基本存储结构是页，记录都存在页里边，所以MySQL是先把这条记录所在的页找到，然后把该页加载到内存中，将对应记录进行修改。现在就可能存在一个问题：如果在内存中把数据改了，还没来得及落磁盘，而此时的数据库挂了，导致这次修改丢失了怎么办？

如果每个请求都需要将数据立马同步到磁盘，那速度会很慢，MySQL可能也顶不住。所以MySQL引入了redo log，内存写完了，然后会写一份redo log，这份redo log记载着这次在某个页上做了什么修改。

写redo log的时候，也会有buffer，是先写buffer，再真正落到磁盘中的。至于从buffer什么时候落磁盘，会有配置供我们配置。

写redo log也是需要写磁盘的，但它的好处就是顺序IO（我们都知道顺序IO比随机IO快非常多）。

所以，redo log的存在为了：当我们修改的时候，写完内存了，但数据还没真正写到磁盘的时候。此时我们的数据库挂了，我们可以根据redo log来对数据进行恢复。因为redo log是顺序IO，所以写入的速度很快，并且redo log记载的是物理变化（x页做了y修改），文件的体积很小，恢复速度很快。

三、binlog与redolog的区别

两个日志较为相似，这里总结下两者的主要区别：
【1】存储内容不同： binlog记载的是update/delete/insert这样的SQL语句，而redo log记载的是物理修改的内容（x页修改了y）。redo log记录的是数据的物理变化，binlog记录的是数据的逻辑变化。

【2】功能： redo log的作用是为持久化而生的。写完内存，如果数据库挂了，那我们可以通过redo log来恢复内存还没来得及刷到磁盘的数据，将redo log加载到内存里边，那内存就能恢复到挂掉之前的数据了。
binlog的作用是复制和恢复而生的。主从服务器需要保持数据的一致性，通过binlog来同步数据。如果整个数据库的数据都被删除了，binlog存储着所有的数据变更情况，那么可以通过binlog来对数据进行恢复。

如果整个数据库的数据都被删除了，那我可以用redo log的记录来恢复吗？
不能，因为功能的不同，redo log 存储的是物理数据的变更，如果我们内存的数据已经刷到了磁盘了，那redo log的数据就无效了。所以redo log不会存储着历史所有数据的变更，文件的内容会被覆盖的。

【3】写入细节不同： redo log是MySQL的InnoDB引擎所产生的。binlog无论MySQL任何引擎都会有的。
InnoDB是有事务的，事务的四大特性之一：持久性就是靠redo log来实现的（如果写入内存成功，但数据还没真正刷到磁盘，如果此时的数据库挂了，我们可以靠redo log来恢复内存的数据，这就实现了持久性）。

上面也提到，在修改的数据的时候，binlog会记载着变更的类容，redo log也会记载着变更的内容。（只不过一个存储的是物理变化，一个存储的是逻辑变化）。那他们的写入顺序是什么样的呢？

redo log事务开始的时候，就开始记录每次的变更信息，而binlog是在事务提交的时候才记录。

于是新有的问题又出现了：我写其中的某一个log，失败了，那会怎么办？现在我们的前提是先写redo log，再写binlog，我们来看看：
  ■ 如果写redo log失败了，那我们就认为这次事务有问题，回滚，不再写binlog。
  ■ 如果写redo log成功了，写binlog，写binlog写一半了，但失败了怎么办？我们还是会对这次的事务回滚，将无效的binlog给删除（因为binlog会影响从库的数据，所以需要做删除操作）
  ■ 如果写redo log和binlog都成功了，那这次算是事务才会真正成功。

简单来说：MySQL需要保证redo log和binlog的数据是一致的，如果不一致，那就乱套了。
  ■ 如果redo log写失败了，而binlog写成功了。那假设内存的数据还没来得及落磁盘，机器就挂掉了。那主从服务器的数据就不一致了。（从服务器通过binlog得到最新的数据，而主服务器由于redo log没有记载，没法恢复数据）
  ■ 如果redo log写成功了，而binlog写失败了。那从服务器就拿不到最新的数据了。

MySQL通过两阶段提交来保证redo log和binlog的数据是一致的。

阶段1：InnoDB redo log写盘，InnoDB事务进入prepare状态
阶段2：binlog写盘，InooDB事务进入commit状态

每个事务binlog的末尾，会记录一个XID event，标志着事务是否提交成功，也就是说，恢复过程中，binlog最后一个XID event之后的内容都应该被purge。

如果binlog没有正常关闭，mysql server可能crash过，我们需要调用MYSQL_BIN_LOG::recover:找到最后一个XID完成最后一次事务的两阶段提交InnoDB commit。因此，需要遍历binlog文件，找到最后一个合法event集合，并purge无效binlog

四、relay-log

从服务器I/O线程将主服务器的二进制日志读取过来记录到从服务器本地文件，然后从服务器SQL线程会读取relay-log日志的内容并应用到从服务器，从而使从服务器和主服务器的数据保持一致

show variables like '%relay%';
#结果
+---------------------------+----------------------------------+
| Variable_name             | Value                            |
+---------------------------+----------------------------------+
| max_relay_log_size        | 0                                |
| relay_log                 | relay-mysql                      |
| relay_log_basename        | /var/lib/mysql/relay-mysql       |
| relay_log_index           | /var/lib/mysql/relay-mysql.index |
| relay_log_info_file       | relay-log.info                   |
| relay_log_info_repository | FILE                             |
| relay_log_purge           | ON                               |
| relay_log_recovery        | ON                               |
| relay_log_space_limit     | 0                                |
| sync_relay_log            | 10000                            |
| sync_relay_log_info       | 10000                            |
+---------------------------+----------------------------------+

max_relay_log_size：relay log允许的最大值，如果该值为0，则默认值为max_binlog_size (1G)。如果不为0，则max_relay_log_size则为最大的relay_log文件大小；

relay_log: 定义relay_log的位置和名称，如果值为空，则默认位置在数据文件的目录；

relay_log_index：定义relay_log索引的位置和名称，记录有几个relay_log文件，默认为2个

cat /var/lib/mysql/relay-mysql.index
#结果
./relay-mysql.000241
./relay-mysql.000242

relay_log_info_file：定义relay-log.info的位置和名称。relay-log.info记录master主库的binary_log的恢复位置和从库relay_log的位置；

[root@localhost ~]# cat /var/lib/mysql/relay-log.info
#结果
7
./relay-mysql.000242
19421766
mysql-bin.000094
34300252
0
0
1

relay_log_purge：是否自动清空中继日志，默认值为1(启用)；

relay_log_recovery：
当slave从库宕机后，假如relay-log损坏了，导致一部分中继日志没有处理，则自动放弃所有未执行的relay-log，并且重新从master上获取日志，这样就保证了relay-log的完整性。默认情况下该功能是关闭的，将relay_log_recovery的值设置为1时，可在slave从库上开启该功能，建议开启；

sync_relay_log：当设置为1时，slave的I/O线程每次接收到master发送过来的binlog日志都要写入系统缓冲区，然后刷入relay log中继日志里，这样是最安全的，因为在崩溃的时候，你最多会丢失一个事务，但会造成磁盘的大量I/O。当设置为0时，并不是马上就刷入中继日志里，而是由操作系统决定何时来写入，虽然安全性降低了，但减少了大量的磁盘I/O操作。这个值默认是0，可动态修改；

sync_relay_log_info：这个参数和sync_relay_log参数一样。

五、undo log

undo log主要有两个作用：回滚和多版本控制MVCC

在数据修改的时候，不仅记录了redo log，还记录undo log，如果因为某些原因导致事务失败或回滚了，可以用undo log进行回滚

undo log主要存储的也是逻辑日志，比如我们要insert一条数据了，那undo log会记录的一条对应的delete日志。我们要update一条记录时，它会记录一条对应相反的update记录。

这也应该容易理解，毕竟回滚嘛，跟需要修改的操作相反就好，这样就能达到回滚的目的。因为支持回滚操作，所以我们就能保证：“一个事务包含多个操作，这些操作要么全部执行，要么全都不执行”。【原子性】

因为undo log存储着修改之前的数据，相当于一个前版本，MVCC实现的是读写不阻塞，读的时候只要返回前一个版本的数据就行了。

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