【MySQL数据库】认识MySQL中重要的 bin log、redo log 日志系统

在深入学习MySQL数据库中，就会接触到日志这一个概念。日志是：用于记录所有事务以及每个事务对数据库所做的修改。在MySQL中，就会接触到最常用的两个日志：bin log、redo log。下面就让我来带大家了解学习这两种不同的日志系统。

一、一条更新语句的执行

前面我们介绍过了一条查询语句的具体执行过程，那么对于一条更新语句，也是大同小异。

首先进入到连接器后，我们知道每发生一次的更新操作，查询缓存都会全部清空。而后分析器进行词法语法分析，优化器找到相应的索引后通过引擎取到数据后执行器执行语句。今天的重点就是与执行器执行时紧密联系的两个日志系统。

二、redo log

想象一个日常场景——赊账。掌柜总是会有一个赊账本，记录每个人的赊账金额。如果生意火爆时有人来赊账，掌柜通常选择将一段时间的赊账记录单独列到另一张纸上，等到空闲下来时，在找到账本中对应人的记录进行修改。这里的MySQL也一样，如果每一次的更新语句都要立刻写进磁盘中，效率实在太低，于是就开辟一块空间来存放一段时间的操作记录。每次执行更新语句后，就在redo log中加入此次的操作记录，并更新内存，等空闲下来再一并写到磁盘中去，这就是redo log的思想。
redo log是固定大小的，可以循环写入，有点像循环队列的意思。有两个标志指向： write pos是当前记录的位置，每次新加入记录就后移，后移到末尾后重新回到redo log的起始位置。 check point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。当write pos 追上check point就表示内存已经写满了，这时候就不执行更新语句而是将一部分记录擦除也就是更新到磁盘中，check point向前推进，这样就又腾出地方继续存放新的记录了。
有了redo log就能保证万一数据库异常重启后，之前的更新记录也不会丢失，这个能力称之为crash-safe

三、bin log

redo log是Inno DB引擎独有的，而在sever 层也有自己的日志，那就是bin log 日志。为什么会有两个日志系统呢，这是因为刚开始时MySQL中使用的引擎并不是Inno DB，而bin log 日志是没有crash-safe能力的，所以就要使用Inno DB的引擎中的redo log日志，但bin log 也并不是没有用处，这两种日志系统还是各自有区别和作用的，区别如下：

1. redo log是InnoDB引擎特有的；binlog是MySQL的Server层实现的，所有引擎都可以使用。
2. redo log是物理日志，记录的是“在某个数据页上做了什么修改”；binlog是逻辑日志，记录的是这个语句的原始逻辑，比如“给ID=2这一行的c字段加1 ”
3. redo log是循环写的，空间固定会用完；binlog是可以追加写入的。“追加写”是指binlog文件写到一定大小后会切换到下一个，并不会覆盖以前的日志。

四、保持一致性

接下来，我们重新讨论执行一条更新语句所发生的动作：
例如对于一个只有ID和age的表，现在有一条执行语句为：update set age = age + 1 where ID = 2
在执行器中的执行过程：

1. 执行器找引擎取ID=2这一行。如果ID=2这一行所在的数据页本来就在内存中，就直接返回给执行器；否则，需要先从磁盘读入内存，然后再返回。

2. 执行器拿到引擎给的行数据，把这个值加上1，比如原来是N，现在就是N+1，得到新的一行数据，再调用引擎接口写入这行新数据。

3. 引擎将这行新数据更新到内存中，同时将这个更新操作记录到redo log里面，此时redo log处于prepare状态。然后告知执行器执行完成了，随时可以提交事务。

4. 执行器生成这个操作的binlog，并把binlog写入磁盘。

5. 执行器调用引擎的提交事务接口，引擎把刚刚写入的redo log改成提交（commit）状态，更新完成。
   

这里看起来有点复杂，将redo log的状态分成了prepare和commit两种状态，事实上，实行两阶段提交就是使得 redo log和 bin log 的状态总是保持一致，即使是遇到意外重启等情况。

仍然用前面的update语句来做例子。假设当前ID=2的行，字段c的值是0，再假设执行update语句过程中在写完第一个日志后，第二个日志还没有写完期间发生了crash，会出现什么情况呢？

• 先写redo log后写binlog。
  假设在redo log写完，binlog还没有写完的时候，MySQL进程异常重启。由于我们前面说过的，redo log写完之后，系统即使崩溃，仍然能够把数据恢复回来，所以恢复后这一行c的值是1。
  但是由于binlog没写完就crash了，这时候binlog里面就没有记录这个语句。因此，之后备份日志的时候，存起来的binlog里面就没有这条语句。
• 先写binlog后写redo log。如果在binlog写完之后crash，由于redo log还没写，崩溃恢复以后这个事务无效，所以这一行c的值是0。但是binlog里面已经记录了“把c从0改成1”这个日志。所以，在之后用binlog来恢复的时候就多了一个事务出来，恢复出来的这一行c的值就是1，与原库的值不同。

而如果使用“两阶段提交”那么当数据库意外重启时，就可以正确使得两个日志状态保持一致。
redo log 的prepare阶段 ——> 写binlog——> redo log 的commit阶段

• 当在写binlog 之前崩溃时
  重启恢复：重启后发现没有commit，回滚。
  结果：没有redo log ，也没有binlog 。
• 当在commit之前崩溃
  重启恢复：虽没有commit，但满足prepare和binlog完整，所以重启后会自动commit。
  结果：有redo log，也有binlog.。

可以看出使用两阶段提交就可以使得两个日志的状态始终保持一致。

五、数据库的恢复

我们听过：MySQL可以恢复到一段时间内任意一秒的状态，这看起来是不是很神奇呢，事实上就是使用日志系统来对数据库进行恢复。
如果想恢复某一时刻的数据库状态，那就数据库就必须保存着这一段时间的所有bin log 记录，binlog会记录所有的逻辑操作，并且是采用“追加写”的形式。系统会定期做整库备份。这里的“定期”取决于系统的重要性，可以是一天一备，也可以是一周一备。
当需要恢复到指定的某一秒时，比如某天下午两点发现中午十二点有一次误删表，需要找回数据，那么首先，找到最近的一次全量备份，从这个备份恢复到临时库，然后，从备份的时间点开始，将备份的binlog依次取出来，重放到中午误删表之前的那个时刻。
这也进一步证实了使用两阶段提交的好处，可以看到，如果不使用“两阶段提交”，那么数据库的状态就有可能和用它的日志恢复出来的库的状态不一致。

这就是自己对bin log和redo log的全部理解，有任何问题欢迎指正