工作或者面試中，經(jīng)常會(huì)遇到 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù) binlog、undo log、redo log 相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，今天我們就來(lái)一起深入分析這三種 log。

申明：本文基于 MySQL 8.0.30，默認(rèn)為 InnoDB 引擎;InnoDB 由 Innobase Oy公司所開(kāi)發(fā)，2006年五月時(shí)由甲骨文公司并購(gòu)。

前言

在正式進(jìn)入主題之前，我們先看一張 MySQL的架構(gòu)示意圖：

上述示意圖中的紅色字體：binlog、undo log、redo log 就是我們今天的主角。binlog是 server層生成的日記，而 undo log、redo log 是Innodb 存儲(chǔ)引擎層生成的日志

為了對(duì)這三種日志有更好的體感，我們?cè)诒镜匕惭b了 MySQL，然后看下 log日志在磁盤(pán)目錄上的具體位置（此處是Mac os安裝 MySQL）：

binlog

binlog，是 binary log的英文縮寫(xiě)，翻譯為二進(jìn)制日志或者歸檔日志（帶有業(yè)務(wù)含義），它是從 MySQL 3.23.14版本引入的。binlog是在 MySQL Server層實(shí)現(xiàn)，因此所有數(shù)據(jù)庫(kù)引擎都可以使用它。

1.包含的信息

binlog主要包含兩種信息：

• MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)所有的表結(jié)構(gòu)變更以及表數(shù)據(jù)修改的二進(jìn)制日志（像 select，show這種查詢(xún)類(lèi)的操作，不會(huì)記錄）；
• 每條語(yǔ)句使用更新數(shù)據(jù)多長(zhǎng)時(shí)間的信息；

2.三個(gè)用途

binlog的用途有 3個(gè)：

• 歸檔日志
• 主從復(fù)制
• 數(shù)據(jù)恢復(fù)

3.三種類(lèi)型

binlog有 3種類(lèi)型：

• 語(yǔ)句模式(Statement-based logging): 包含產(chǎn)生數(shù)據(jù)更改（插入、更新、刪除）的 SQL語(yǔ)句；
• 行模式(Row-based logging): 用于記錄單個(gè)行的更改，從 MySQL 5.1版本引入；
• 混合模式(Mixed logging): 默認(rèn)使用語(yǔ)句模式，可以按需自動(dòng)切換到行模式，從 MySQL 5.1版本引入；

接下來(lái)，我們通過(guò) MySQL的指令來(lái)查看下 binlog文件的信息格式。

首先，生成 binlog，這里以創(chuàng)建一張user表，然后對(duì) user表進(jìn)行增刪改查操作為例，具體 sql執(zhí)行如下圖：

接著，對(duì)上面生成的 binlog進(jìn)行查看，指令和結(jié)果截圖如下：

 查看 binlog是否開(kāi)啟，8.0.30 默認(rèn)是開(kāi)啟的
mysql> show variables like 'log_bin';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| log_bin       | ON    |
+---------------+-------+
1 row in set (0.02 sec)

# 查看所有的binlog日志文件
mysql> show binary logs;

# 查看某個(gè) binlog的具體信息，通過(guò)指令也可以看出binlog是以 event的方式存儲(chǔ)
mysql> show binlog events in 'binlog.000001'

從上面的 binlog日志我們可以看出：在 binlog文件中，并沒(méi)有把我們執(zhí)行的 SQL語(yǔ)句直接存儲(chǔ)，而是轉(zhuǎn)換成了內(nèi)部的一些邏輯指令，所以， binlog它是一種邏輯日志。

undo log

undo log， 中文翻譯為撤銷(xiāo)日志或回滾日志，用于事務(wù)回滾，保證了事務(wù) ACID 特性中的原子性（Atomicity），同時(shí)還可以配合 ReadView 實(shí)現(xiàn)多版本控制（MVCC）。

1.相關(guān)參數(shù)

可以通過(guò) show variables like ‘%undo%’; 指令查看 undo log相關(guān)參數(shù)：

mysql> show variables like '%undo%';
+--------------------------+------------+
| Variable_name            | Value      |
+--------------------------+------------+
| innodb_max_undo_log_size | 1073741824 |
| innodb_undo_directory    | ./         |
| innodb_undo_log_encrypt  | OFF        |
| innodb_undo_log_truncate | ON         |
| innodb_undo_tablespaces  | 2          |
+--------------------------+------------+
5 rows in set (0.01 sec)

• innodb_max_undo_log_size：一個(gè) undo log文件對(duì)應(yīng)的最大值，默認(rèn) 1G；
• innodb_undo_directory：undo log文件存放的目錄；
• innodb_undo_log_encrypt：是否對(duì) undo log文件開(kāi)啟空間壓縮，默認(rèn)是關(guān)閉；
• innodb_undo_log_truncate：?jiǎn)蝹€(gè)文件超過(guò)最大值時(shí)，是否對(duì) undo log文件進(jìn)行切分，默認(rèn)為打開(kāi)狀態(tài)；
• innodb_undo_tablespaces：?jiǎn)蝹€(gè)文件超過(guò)最大值時(shí)，undo log文件會(huì)被切分為幾份，默認(rèn)是 2；

2.事務(wù)回滾

在事務(wù)提交之前，MySQL 會(huì)將更新前的數(shù)據(jù)記錄到 undo log 日志文件里，當(dāng)事務(wù)回滾時(shí)，可以利用 undo log 來(lái)進(jìn)行回滾。如下圖：

每當(dāng) InnoDB 引擎執(zhí)行一條更新操作（修改、刪除、新增）時(shí)，就會(huì)生成對(duì)應(yīng)的一條回滾指令記錄在 undo log 里，比如：

• InnoDB 引擎執(zhí)行 insert 操作，則會(huì)在 undo log 日志里面保存一條相反的 delete 語(yǔ)句；比如：insert into t(id, name) values(1,’zhangsan’); 則 undo log 對(duì)應(yīng)的回滾日志為 delete from t where id = 1;
• InnoDB 引擎執(zhí)行 delete 操作，則會(huì)在 undo log 日志里面保存一條相反的 insert 語(yǔ)句；比如：delete from t where id = 1; 則 undo log 對(duì)應(yīng)的回滾日志為 insert into t(id, name) values(1,’zhangsan’);
• InnoDB 引擎執(zhí)行 update 操作，則會(huì)在 undo log 日志里面保存一條相反的 update 語(yǔ)句；比如：update t set name = ‘lisi’ where id = 1; 則 undo log 對(duì)應(yīng)的回滾日志為 update t set name = ‘zhangsan’ where id = 1;

3.undo log 和 ReadView 實(shí)現(xiàn)多版本控制（MVCC）

在 InnoDB引擎中，可以多個(gè)事務(wù)對(duì)同一條數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行更新操作，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，能及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)回滾，那么 InnoDB是如何能精確地把數(shù)據(jù)回滾到具體的哪一個(gè)版本呢？這就是 InnoDB的多版本控制機(jī)制。

如下圖：有 3個(gè)事務(wù)分別對(duì)表中id = 1行記錄進(jìn)行更新操作，因此，在undo log文件中就會(huì)產(chǎn)生3條邏輯回滾日志 

Redo log

1.redo log

redo log，翻譯成重做日志，用于crash-safe，即當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生異常重啟，可以保證之前提交的記錄不會(huì)丟失，它是 InnoDB引擎獨(dú)有的日志。

redo log 是物理日志，記錄了某個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)做了什么修改，比如對(duì)某表空間中的 某數(shù)據(jù)頁(yè)某偏移量的地方做了某更新，每當(dāng)執(zhí)行一個(gè)事務(wù)就會(huì)產(chǎn)生這樣的一條或者多條物理日志。

在事務(wù)提交時(shí)，只要先將 redo log 持久化到磁盤(pán)即可，可以不需要等到將緩存在 Buffer Pool 里的臟頁(yè)數(shù)據(jù)持久化到磁盤(pán)。

當(dāng)系統(tǒng)崩潰時(shí)，雖然臟頁(yè)數(shù)據(jù)沒(méi)有持久化，但是 redo log 已經(jīng)持久化，接著 MySQL 重啟后，可以根據(jù) redo log 的內(nèi)容，將所有數(shù)據(jù)恢復(fù)到最新的狀態(tài)。

2.為什么需要 redo log？

為了防止斷電導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題，當(dāng)有一條記錄需要更新的時(shí)候，InnoDB 引擎就會(huì)先更新內(nèi)存（同時(shí)標(biāo)記為臟頁(yè)），然后將本次對(duì)這個(gè)頁(yè)的修改以 redo log 的形式記錄下來(lái)，這個(gè)時(shí)候更新就算完成了。

后續(xù)，InnoDB 引擎會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，由后臺(tái)線(xiàn)程將緩存在 Buffer Pool 的臟頁(yè)刷新到磁盤(pán)里，這就是 WAL （Write-Ahead Logging）技術(shù)。

WAL 技術(shù)指的是， MySQL 的寫(xiě)操作并不是立刻寫(xiě)到磁盤(pán)上，而是先寫(xiě)日志，然后在合適的時(shí)間再寫(xiě)到磁盤(pán)上。

整個(gè)過(guò)程如下圖：

常見(jiàn)問(wèn)題

1.MySQL 如何辨別 binlog 的完整性?

• statement 格式的 binlog，文件末尾有 COMMIT；
• row 格式的 binlog，文件末尾有一個(gè) XID event。

2.redo log 和 binlog 是怎么關(guān)聯(lián)起來(lái)的?

它們有一個(gè)共同的數(shù)據(jù)字段，叫 XID。崩潰恢復(fù)的時(shí)候，會(huì)按順序掃描 redo log：如果碰到既有 prepare、又有 commit 的 redo log，就直接提交；如果碰到只有 parepare、而沒(méi)有 commit 的 redo log，就拿著 XID 去 binlog 找對(duì)應(yīng)的事務(wù)。

3.處于 prepare 階段的 redo log 加上完整 binlog，重啟就能恢復(fù)，MySQL 為什么要這么設(shè)計(jì)?

其實(shí)，這個(gè)問(wèn)題還是跟我們?cè)诜醋C法中說(shuō)到的數(shù)據(jù)與備份的一致性有關(guān)。在時(shí)刻 B，也就是 binlog 寫(xiě)完以后 MySQL 發(fā)生崩潰，這時(shí)候 binlog 已經(jīng)寫(xiě)入了，之后就會(huì)被從庫(kù)（或者用這個(gè) binlog 恢復(fù)出來(lái)的庫(kù)）使用。所以，在主庫(kù)上也要提交這個(gè)事務(wù)。采用這個(gè)策略，主庫(kù)和備庫(kù)的數(shù)據(jù)就保證了一致性。

4.為什么需要兩階段提交呢？

兩階段提交是經(jīng)典的分布式系統(tǒng)問(wèn)題，并不是 MySQL 獨(dú)有的。如果必須要舉一個(gè)場(chǎng)景，來(lái)說(shuō)明這么做的必要性的話(huà)，那就是事務(wù)的持久性問(wèn)題。對(duì)于 InnoDB 引擎來(lái)說(shuō)，如果 redo log 提交完成了，事務(wù)就不能回滾（如果這還允許回滾，就可能覆蓋掉別的事務(wù)的更新）。而如果 redo log 直接提交，然后 binlog 寫(xiě)入的時(shí)候失敗，InnoDB 又回滾不了，數(shù)據(jù)和 binlog 日志又不一致了。兩階段提交就是為了給所有人一個(gè)機(jī)會(huì)，當(dāng)每個(gè)人都說(shuō)“我 ok”的時(shí)候，再一起提交。

總結(jié)

• undo log（回滾日志）：是 Innodb 存儲(chǔ)引擎層的邏輯日志，實(shí)現(xiàn)了事務(wù)中的原子性，主要用于事務(wù)回滾和 MVCC。
• redo log（重做日志）：是 Innodb 存儲(chǔ)引擎層的物理日志，是循環(huán)寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)了事務(wù)中的持久性，主要用于掉電等故障恢復(fù)；
• binlog （歸檔日志）：是 Server 層生成的日志，所有引擎都可使用，主要用于數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復(fù)和主從復(fù)制；