與不同引擎的關係 | 核心作用 | 生命週期 | 日誌型別 | |
undo log | 屬於innodb引擎獨有 | 回滾,保證事務的“原子性”,事務日誌 | 事務開始前,以類似“快照”的方式記錄現場 | 邏輯日誌 |
redo log | 屬於innodb引擎獨有 | 重做,保證事務的“永續性”,事務日誌 | 事務開始後記錄,prepare階段落盤 | 物理日誌 |
binlog | 工作在mysql的Server層,與使用哪種引擎無關 | 實現主從節點資料的複製 | 事務執行期間記錄,commit階段完成前落盤 | 邏輯日誌 |
【undo log】
事務開始之前,將當前事務版本生成 undo log(Tips:undo log 也會產生 redo log 來保證 undo log 的可靠性)。
事務提交之後,undo log 並不能立馬被刪除,而是放入待清理的連結串列,由 purge 執行緒判斷是否有其它事務在使用 undo 段中表的上一個事務之前的版本資訊,從而決定是否可以清理 undo log 的日誌空間。
資料庫事務四大特性中有一個是 原子性 ,具體來說就是 原子性是指對資料庫的一系列操作,要麼全部成功,要麼全部失敗,不可能出現部分成功的情況。
實際上, 原子性 底層就是通過undo log實現的。undo log主要記錄了資料的邏輯變化,比如一條INSERT語句,對應一條DELETE的undo log,對於每個UPDATE語句,對應一條相反的UPDATE的undo log,這樣在發生錯誤時,就能回滾到事務之前的資料狀態。例如,user表中原記錄如下:
id | name |
1 | xiaoming |
執行sql update user set name = 'xiaohong' where id = 1; 的時候生成的undo log大概是update user set name = 'xiaoming' where id = 1;
同時,undo log也是MVCC(多版本併發控制)實現的關鍵。
【redo log】
mysql是如何保證事務的永續性的呢?最簡單的做法是在每次事務提交的時候,將該事務涉及修改的資料頁全部重新整理到磁碟中。但是這麼做會有嚴重的效能問題,主要體現在兩個方面:
因為Innodb是以頁為單位進行磁碟互動的,而一個事務很可能只修改一個數據頁裡面的幾個位元組,這個時候將完整的資料頁刷到磁碟的話,太浪費資源了!
一個事務可能涉及修改多個數據頁,並且這些資料頁在物理上並不連續,使用隨機IO寫入效能太差!
因此,mysql設計了redo log機制,並通過WAL(Write-Ahead Logging)技術進行了效能優化。WAL的核心就是先順序IO寫日誌磁碟、再隨機IO寫資料磁碟,節省的是隨機寫磁碟的 IO 消耗。mysql 每執行一條 DML 語句,先將記錄順序追加寫入 redo log buffer並更新記憶體中的資料,等到有空閒執行緒、記憶體不足、Redo Log滿時再批量落盤持久化。
【binlog】
binlog是mysql的邏輯日誌並且由Server層進行記錄,記錄物件為任意資料庫引擎的寫入性操作(不包括查詢)資訊,以二進位制的形式儲存在磁碟中。
在實際應用中,binlog的主要使用場景有兩個,分別是 主從複製 和 資料恢復 。
主從複製 :在Master端開啟binlog,然後將binlog傳送到各個Slave端,Slave端重放binlog從而達到主從資料一致。
資料恢復 :通過使用mysqlbinlog工具來恢復資料。
資料更新過程中,萬一更新資料的過程中系統出現故障異常重啟了,如何保證事務的永續性、原子性呢?概述如下:
- 記錄此次更新前資料記錄的快照現場(即寫undo log)
- 讀取此次更新所需要的資料入記憶體
- 在記憶體中更新資料(效率高)
- 寫redo log,並置redo log狀態為prepare
- 寫binlog
- 置redo log狀態為commit
基於上述簡化版的undo log、redo log和binlog的寫入流程,我們來梳理下原子性、永續性、一致性的可靠性保證:
A)假如是在步驟1/2/3中任一步驟發生故障,故障恢復後發現redo log中並無未完成的記錄,故障恢復後只需要回滾undo log恢復現場即可;
B)假如在步驟4/5中任一步驟發生故障,故障恢復後發現redo log處於prepare狀態,則進一步判斷是否已經寫入binlog:
- 若已經寫入binlog,則重新執行redo log的相關記錄直到成功達到commit狀態(主從的一致性);
- 若未寫入binlog,則回滾undo log恢復現場(原子性);
C)假如在步驟6發生故障,故障恢復後發現redo log處於commit狀態,表示過程全部正常完成,則什麼都不需要做。