關於MySQL的重做日誌（redo log），復原日誌（undo log）及二進位日誌（binlog）

關於MySQL的重做日誌（redo log），復原日誌（undo log）及二進位日誌（binlog）

MySQL中有六種五種記錄檔，分別是：重做日誌（redo log）、復原日誌（undo log）、二進位日誌（binlog）、錯誤記錄檔（errorlog）、慢查詢日誌（slow query log）、一般查詢日誌（general log），中繼日誌（relay log）。
其中重做日誌和復原日誌與事務操作息息相關，二進位日誌也與事務操作有一定的關係，這三種日誌，對理解MySQL中的事務操作有著重要的意義。

這裡簡單總結一下這三者具有一定相關性的日誌。
 
重做日誌（redo log）

作用：
　　確保事務的持久性。
　　防止在發生故障的時間點，尚有髒頁未寫入磁碟，在重啟mysql服務的時候，根據redo log進行重做，從而達到事務的持久性這一特性。
內容：
　　物理格式的日誌，記錄的是物理資料頁面的修改的資訊，其redo log是順序寫入redo log file的物理檔案中去的。
什麼時候產生：
　　事務開始之後就產生redo log，redo log的落盤並不是隨著事務的提交才寫入的，而是在事務的執行過程中，便開始寫入redo log檔案中。
什麼時候釋放：
　　當對應事務的髒頁寫入到磁碟之後，redo log的使命也就完成了，重做日誌佔用的空間就可以重用（被覆蓋）。
對應的物理檔案：
　　預設情況下，對應的物理檔案位於資料庫的data目錄下的ib_logfile1&ib_logfile2
　　innodb_log_group_home_dir 指定記錄檔組所在的路徑，預設./ ，表示在資料庫的資料目錄下。
　　innodb_log_files_in_group 指定重做記錄檔組中檔案的數量，預設2
　　關於檔案的大小和數量，由一下兩個參數配置
　　innodb_log_file_size 重做記錄檔的大小。
　　innodb_mirrored_log_groups 指定了日誌鏡像檔案組的數量，預設1
其他：
　　很重要一點，redo log是什麼時候寫盤的？前面說了是在事物開始之後逐步寫盤的。
　　之所以說重做日誌是在事務開始之後逐步寫入重做記錄檔，而不一定是事務提交才寫入重做日誌緩衝，
　　原因就是，重做日誌有一個緩衝區Innodb_log_buffer，Innodb_log_buffer的預設大小為8M(這裡設定的16M),Innodb儲存引擎先將重做日誌寫入innodb_log_buffer中。

　　

　　然後會通過以下三種方式將innodb日誌緩衝區的日誌重新整理到磁碟
　　1，Master Thread 每秒一次執行重新整理Innodb_log_buffer到重做記錄檔。
　　2，每個事務提交時會將重做日誌重新整理到重做記錄檔。
　　3，當重做日誌緩衝可用空間 少於一半時，重做日誌緩衝被重新整理到重做記錄檔
　　由此可以看出，重做日誌通過不止一種方式寫入到磁碟，尤其是對於第一種方式，Innodb_log_buffer到重做記錄檔是Master Thread線程的定時任務。
　　因此重做日誌的寫盤，並不一定是隨著事務的提交才寫入重做記錄檔的，而是隨著事務的開始，逐步開始的。
　　另外引用《MySQL技術內幕 Innodb 儲存引擎》（page37）上的原話：
　　即使某個事務還沒有提交，Innodb儲存引擎仍然每秒會將重做日誌緩衝重新整理到重做記錄檔。
　　這一點是必須要知道的，因為這可以很好地解釋再大的事務的提交（commit）的時間也是很短暫的。

復原日誌（undo log）

作用：
　　儲存了事務發生之前的資料的一個版本，可以用於復原，同時可以提供多版本並發控制下的讀（MVCC），也即非鎖定讀

內容：
　　邏輯格式的日誌，在執行undo的時候，僅僅是將資料從邏輯上恢複至事務之前的狀態，而不是從物理頁面上操作實現的，這一點是不同於redo log的。

什麼時候產生：
　　事務開始之前，將當前是的版本產生undo log，undo 也會產生 redo 來保證undo log的可靠性

什麼時候釋放：
　　當事務提交之後，undo log並不能立馬被刪除，
　　而是放入待清理的鏈表，由purge線程判斷是否由其他事務在使用undo段中表的上一個事務之前的版本資訊，決定是否可以清理undo log的日誌空間。

對應的物理檔案：
　　MySQL5.6之前，undo資料表空間位於共用資料表空間的復原段中，共用資料表空間的預設的名稱是ibdata，位於資料檔案目錄中。
　　MySQL5.6之後，undo資料表空間可以配置成獨立的檔案，但是提前需要在設定檔中配置，完成資料庫初始化後生效且不可改變undo log檔案的個數
　　如果初始化資料庫之前沒有進行相關配置，那麼就無法配置成獨立的資料表空間了。
　　關於MySQL5.7之後的獨立undo 資料表空間配置參數如下
　　innodb_undo_directory = /data/undospace/ --undo獨立資料表空間的存放目錄
　　innodb_undo_logs = 128 --復原段為128KB
　　innodb_undo_tablespaces = 4 --指定有4個undo log檔案

　　如果undo使用的共用資料表空間，這個共用資料表空間中又不僅僅是儲存了undo的資訊，共用資料表空間的預設為與MySQL的資料目錄下面，其屬性由參數innodb_data_file_path配置。
　　

其他：
　　undo是在事務開始之前儲存的被修改資料的一個版本，產生undo日誌的時候，同樣會伴隨類似於保護事務持久化機制的redolog的產生。
　　預設情況下undo檔案是保持在共用資料表空間的，也即ibdatafile檔案中，當資料庫中發生一些大的事務性操作的時候，要產生大量的undo資訊，全部儲存在共用資料表空間中的。
　　因此共用資料表空間可能會變的很大，預設情況下，也就是undo 日誌使用共用資料表空間的時候，被“撐大”的共用資料表空間是不會也不能自動收縮的。
　　因此，mysql5.7之後的“獨立undo 資料表空間”的配置就顯得很有必要了。

二進位日誌（binlog）：

作用：
　　1，用於複製，在主從複製中，從庫利用主庫上的binlog進行重播，實現主從同步。
　　2，用於資料庫的基於時間點的還原。
內容：
　　邏輯格式的日誌，可以簡單認為就是執行過的事務中的sql語句。
　　但又不完全是sql語句這麼簡單，而是執行的sql語句（增刪改）反向的資訊，
　　也就意味著delete對應著delete本身和其反向的insert；update對應著update執行前後的版本的資訊；insert對應著delete和insert本身的資訊。
　　在使用mysqlbinlog解析binlog之後一些都會真相大白。
　　因此可以基於binlog做到類似於Oracle的閃回功能，其實都是依賴於binlog中的日誌記錄。

什麼時候產生：
　　事務提交的時候，一次性將事務中的sql語句（一個事物可能對應多個sql語句）按照一定的格式記錄到binlog中。
　　這裡與redo log很明顯的差異就是redo log並不一定是在事務提交的時候重新整理到磁碟，redo log是在事務開始之後就開始逐步寫入磁碟。
　　因此對於事務的提交，即便是較大的事務，提交（commit）都是很快的，但是在開啟了bin_log的情況下，對於較大事務的提交，可能會變得比較慢一些。
　　這是因為binlog是在事務提交的時候一次性寫入的造成的，這些可以通過測實驗證。

什麼時候釋放：
　　binlog的預設是保持時間由參數expire_logs_days配置，也就是說對於非活動的記錄檔，在產生時間超過expire_logs_days配置的天數之後，會被自動刪除。
　　

對應的物理檔案：
　　設定檔的路徑為log_bin_basename，binlog記錄檔按照指定大小，當記錄檔達到指定的最大的大小之後，進行變換，產生新的記錄檔。
　　對於每個binlog記錄檔，通過一個統一的index檔案來組織。

　

其他：
　　二進位日誌的作用之一是還原資料庫的，這與redo log很類似，很多人混淆過，但是兩者有本質的不同
　　1，作用不同：redo log是保證事務的持久性的，是事務層面的，binlog作為還原的功能，是資料庫層面的（當然也可以精確到事務層面的），雖然都有還原的意思，但是其保護資料的層次是不一樣的。
　　2，內容不同：redo log是物理日誌，是資料頁面的修改之後的物理記錄，binlog是邏輯日誌，可以簡單認為記錄的就是sql語句
　　3，另外，兩者日誌產生的時間，可以釋放的時間，在可釋放的情況下清理機制，都是完全不同的。

　　關於事務提交時，redo log和binlog的寫入順序，為了保證主從複製時候的主從一致（當然也包括使用binlog進行基於還原時間點的情況），是要嚴格一致的，
　　MySQL通過兩階段交易認可過程來完成事務的一致性的，也即redo log和binlog的一致性的，理論上是先寫redo log，再寫binlog，兩個日誌都提交成功（刷入磁碟），事務才算真正的完成。 

總結：

　　MySQL中，對於以上三種日誌，每一種細化起來都可以夠寫一個章節的，這裡粗略地總結了一下三種日誌的一些特點和作用，以協助理解MySQL中的事物以及事物背後的原理。 

參考：《MySQL技術內幕 Innodb 儲存引擎》 PDF 下載見