Undo Log

Undo Log介绍

  1.   Undo：意为撤销或取消，以撤销操作为目的，返回指定某个状态的操作。<br />Undo Log：数据库事务开始之前，会将要修改的记录存放到 Undo 日志里，当事务回滚时或者数据库崩溃时，可以利用 Undo 日志，撤销未提交事务对数据库产生的影响。<br />    产生和销毁：Undo Log在事务开始前产生；事务在提交时，并不会立刻删除undo log，innodb会将该事务对应的undo log放入到删除列表中，后面会通过后台线程purge thread进行回收处理。Undo Log属于**逻辑日志**，记录一个变化过程。例如执行一个delete，undolog会记录一个insert；执行一个update，undolog会记录一个相反的update。<br /> 存储：undo log采用段的方式管理和记录。在innodb数据文件中包含一种rollbacksegment回滚段，内部包含1024个undo log segment。可以通过下面一组参数来控制Undo log存储

show variables like ‘%innodb_undo%’;

Undo Log作用

  1. 实现事务的原子性

Undo Log 是为了实现事务的原子性而出现的产物。事务处理过程中，如果出现了错误或者用户执行了 ROLLBACK 语句，MySQL 可以利用 Undo Log 中的备份将数据恢复到事务开始之前的状态。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

  1. 实现多版本并发控制（MVCC）

Undo Log 在 MySQL InnoDB 存储引擎中用来实现多版本并发控制。事务未提交之前，Undo Log保存了未提交之前的版本数据，Undo Log 中的数据可作为数据旧版本快照供其他并发事务进行快照读。
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事务A手动开启事务，执行更新操作，首先会把更新命中的数据备份到 Undo Buffffer 中。
事务B手动开启事务，执行查询操作，会读取 Undo 日志数据返回，进行快照读

  1. 事务回滚

    Redo Log

    Redo Log介绍

    Redo：顾名思义就是重做。以恢复操作为目的，在数据库发生意外时重现操作。
    Redo Log主要是分两部分：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 log file)。
    Redo Log：指事务中修改的任何数据，将最新的数据备份存储的位置（Redo Log），被称为重做日志。
    Redo Log 的生成和释放：随着事务操作的执行，就会生成Redo Log，在事务提交时会将产生Redo Log写入Log Buffffer，并不是随着事务的提交就立刻写入磁盘文件。等事务操作的脏页写入到磁盘之后，Redo Log 的使命也就完成了，Redo Log占用的空间就可以重用（被覆盖写入）。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。

    Redo Log工作原理

    Redo Log 是为了实现事务的持久性而出现的产物。防止在发生故障的时间点，尚有脏页未写入表的 IBD 文件中，在重启 MySQL 服务的时候，根据 Redo Log 进行重做，从而达到事务的未入磁盘数据进行持久化这一特性。
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    Redo Log写入机制

    Redo Log 文件内容是以顺序循环的方式写入文件，写满时则回溯到第一个文件，进行覆盖写。
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    如图所示：
    write pos 是当前记录的位置，一边写一边后移，写到最后一个文件末尾后就回到 0 号文件开头 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；write pos 和 checkpoint 之间还空着的部分，可以用来记录新的操作。如果 write pos 追上checkpoint，表示写满，这时候不能再执行新的更新，得停下来先擦掉一些记录，把 checkpoint推进一下。

    Redo Log相关配置参数

    每个InnoDB存储引擎至少有1个重做日志文件组（group），每个文件组至少有2个重做日志文
    件，默认为ib_logfifile0和ib_logfifile1。可以通过下面一组参数控制Redo Log存储：

    show variables like ‘%innodb_log%’;

Redo Buffffer 持久化到 Redo Log 的策略，可通过 Innodb_flflush_log_at_trx_commit 设置：

  • 0：每秒提交 Redo buffffer ->OS cache -> flflush cache to disk，可能丢失一秒内的事务数据。由后台Master线程每隔 1秒执行一次操作。
  • 1（默认值）：每次事务提交执行 Redo Buffffer -> OS cache -> flflush cache to disk，最安全，性能最差的方式。
  • 2：每次事务提交执行 Redo Buffffer -> OS cache，然后由后台Master线程再每隔1秒执行OScache -> flflush cache to disk 的操作。一般建议选择取值2，因为 MySQL 挂了数据没有损失，整个服务器挂了才会损失1秒的事务提交数据。

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总结

  1. 保障的是事务的持久性和一致性
  2. 在系统启动的时候，就已经伟redo log分配了一块连续的内存，以顺序的方式记录redo log，通过顺序io来改善性能
  3. 所有的事务都共享redo log的存储空间，它们的redo log按语句的执行顺序，依次交替的记录在一起

  4. 如果数据库崩溃或者岩机，那么当系统重启进行恢复时，就可以根据redo log中记录的日志，把数据库恢复到崩溃的一个状态。未完成的事务，可以继续提交，也可以选择回滚，这基于恢复的策略而定个

    BinLog

    Binlog记录模式

    Redo Log 是属于InnoDB引擎所特有的日志，而MySQL Server也有自己的日志，即 Binary log（二进制日志），简称Binlog。Binlog是记录所有数据库表结构变更以及表数据修改的二进制日志，不会记录SELECT和SHOW这类操作。Binlog日志是以事件形式记录，还包含语句所执行的消耗时间。开启Binlog日志有以下两个最重要的使用场景。

    • 主从复制：在主库中开启Binlog功能，这样主库就可以把Binlog传递给从库，从库拿到Binlog后实现数据恢复达到主从数据一致性。
    • 数据恢复：通过mysqlbinlog工具来恢复数据。Binlog文件名默认为“主机名_binlog-序列号”格式，例如oak_binlog-000001，也可以在配置文件中指定名称。文件记录模式有STATEMENT、ROW和MIXED三种，具体含义如下。
    • ROW（row-based replication, RBR）：日志中会记录每一行数据被修改的情况，然后在slave端对相同的数据进行修改。

优点：能清楚记录每一个行数据的修改细节，能完全实现主从数据同步和数据的恢复。
缺点：批量操作，会产生大量的日志，尤其是alter table会让日志暴涨。

  • STATMENT（statement-based replication, SBR）：每一条被修改数据的SQL都会记录到master的Binlog中，slave在复制的时候SQL进程会解析成和原来master端执行过的相同的SQL再次执行。简称SQL语句复制。

优点：日志量小，减少磁盘IO，提升存储和恢复速度
缺点：在某些情况下会导致主从数据不一致，比如last_insert_id()、now()等函数。

  • MIXED（mixed-based replication, MBR）：以上两种模式的混合使用，一般会使用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，MySQL会根据执行的SQL语句选择写入模式。

    binlog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。

    Binlog写入机制

  • 根据记录模式和操作触发event事件生成log event（事件触发执行机制）

  • 将事务执行过程中产生log event写入缓冲区，每个事务线程都有一个缓冲区Log Event保存在一个binlog_cache_mngr数据结构中，在该结构中有两个缓冲区，一个是stmt_cache，用于存放不支持事务的信息；另一个是trx_cache，用于存放支持事务的信息。

  • 事务在提交阶段会将产生的log event写入到外部binlog文件中。不同事务以串行方式将log event写入binlog文件中，所以一个事务包含的log event信息在binlog文件中是连续的，中间不会插入其他事务的log event。

    RedoLog和BinLog的区别

  • Redo Log是属于InnoDB引擎功能，Binlog是属于MySQL Server自带功能，并且是以二进制文件记录。

  • Redo Log属于物理日志，记录该数据页更新状态内容，Binlog是逻辑日志，记录更新过程。
  • Redo Log日志是循环写，日志空间大小是固定，Binlog是追加写入，写完一个写下一个，不会覆盖使用。
  • Redo Log作为服务器异常宕机后事务数据自动恢复使用，Binlog可以作为主从复制和数据恢复使用。Binlog没有自动crash-safe能力。