Mysql-02-Redo log

Mysql Redo log

mysql 的日志类型：

1. Mysql 的Redo log 是什么

redo log 适用于崩溃恢复(crash-safe)

为什么需要 Redo log？

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)。

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。

2. Redo log工作原理

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 )。因此， redo log buffer 写入 redo log file 实际上是先写入 OS Buffer ，然后再通过系统调用 fsync() 将其刷到 redo log file 中，过程如下：

innodb_flush_log_at_trx_commit

MySQL支持用户自定义在commit时如何将log buffer中的日志刷log file中。这种控制通过变量 innodb_flush_log_at_trx_commit 的值来决定。该变量有3种值：0、1、2，默认为1。但注意，这个变量只是控制commit动作是否刷新log buffer到磁盘。

当设置为1的时候：事务每次提交都会将log buffer中的日志写入os buffer并调用fsync()刷到log file on disk中。这种方式即使系统崩溃也不会丢失任何数据，但是因为每次提交都写入磁盘，IO的性能较差。
当设置为0的时候：事务提交时不会将log buffer中日志写入到os buffer，而是每秒写入os buffer并调用fsync()写入到log file on disk中。也就是说设置为0时是(大约)每秒刷新写入到磁盘中的，当系统崩溃，会丢失1秒钟的数据。
当设置为2的时候：每次提交都仅写入到os buffer，然后是每秒调用fsync()将os buffer中的日志写入到log file on disk。

在主从复制结构中，要保证事务的持久性和一致性，需要对日志相关变量设置为如下：

如果启用了二进制日志，则设置sync_binlog=1，即每提交一次事务同步写到磁盘中。
总是设置innodb_flush_log_at_trx_commit=1，即每提交一次事务都写到磁盘中。

3. Redo log的结构

前面说过， redo log 实际上记录数据页的变更，而这种变更记录是没必要全部保存，因此 redo log
实现上采用了大小固定，循环写入的方式，当写到结尾时，会回到开头循环写日志。如下图：

在innodb中，既有redo log 需要刷盘，还有数据页也需要刷盘， redo log 存在的意义主要就是降低对数据页刷盘的要求。

（1） write pos 表示：redo log 当前记录的 LSN (逻辑序列号)位置

（2）check point 表示：数据页更改记录刷盘后对应redo log所处的LSN(逻辑序列号)位置

（3）write pos 到 check point 之间的部分是 redo log 空着的部分，用于记录新的记录；

（4） check point 到 write pos 之间是redo log 待落盘的数据页更改记录。当write pos 追上check point时，会先推动check point 向前移动，空出位置再记录新的日志。

有了 redo log，InnoDB 就可以保证即使数据库发生异常重启，之前提交的记录都不会丢失，这个能力称为 crash-safe。

redo log日志的大小是固定的，即记录满了以后就从头循环写。

图片来自极客时间，该图展示了一组4个文件的redo log日志，checkpoint之前表示擦除完了的，即可以进行写的，擦除之前会更新到磁盘中，write pos是指写的位置，当write pos和checkpoint相遇的时候表明redo log已经满了，这个时候数据库停止进行数据库更新语句的执行，转而进行redo log日志同步到磁盘中。

Innodb 启动与重启

启动 innodb 的时候，不管上次是正常关闭还是异常关闭，总是会进行恢复操作。因为 redo log 记录的是数据页的物理变化，因此恢复的时候速度比逻辑日志(如 binlog )要快很多。
重启 innodb 时，首先会检查磁盘中数据页的 LSN ，如果数据页的 LSN 小于日志中的 LSN ，则会从 checkpoint 开始恢复。还有一种情况，在宕机前正处于checkpoint 的刷盘过程，且数据页的刷盘进度超过了日志页的刷盘进度，此时会出现数据页中记录的 LSN 大于日志中的 LSN，这时超出日志进度的部分将不会重做，因为这本身就表示已经做过的事情，无需再重做。

LSN (Log Sequence Number)

LSN实际上就是InnoDB使用的一个版本标记的计数，它是一个单调递增的值。数据页和redo log都有各自的LSN。我们可以根据数据页中的LSN值和redo log中LSN的值判断需要恢复的redo log的位置和大小。

redo log与binlog区别

	redo log	binlog
文件大小	redo log 的大小是固定的。	binlog 可通过配置参数 max_binlog_size 设置每个binlog 文件的大小。
实现方式	redo log 是 InnoDB 引擎层实现的，并不是所有引擎都有。	binlog 是Server层实现的，所有引擎都可以使用 binlog 日志
记录方式	redo log 采用循环写的方式记录，当写到结尾时，会回到开头循环写日志。	binlog通过追加的方式记录，当文件大小大于给定值后，后续的日志会记录到新的文件上
适用场景	redo log 适用于崩溃恢复(crash-safe)	binlog 适用于主从复制和数据恢复