日志文件

mysql

1、redo log

• 作用：

  确保事务的持久性。redo日志记录事务执行后的状态，用来恢复未写入data file的已成功事务更新的数据。防止在发生故障的时间点，尚有脏页未写入磁盘，在重启mysql服务的时候，根据redo log进行重做，从而达到事务的持久性这一特性。

• 内容：

  物理格式的日志，记录的是物理数据页面的修改的信息，其redo log是顺序写入redo log file的物理文件中去的。

• 什么时候产生：

  事务开始之后就产生redo log，redo log的落盘并不是随着事务的提交才写入的，而是在事务的执行过程中，便开始写入redo log文件中。

• 什么时候释放：

  当对应事务的脏页写入到磁盘之后，redo log的使命也就完成了，重做日志占用的空间就可以重用（被覆盖）。

• 对应的物理文件：

  默认情况下，对应的物理文件位于数据库的data目录下的ib_logfile1&ib_logfile2

  innodb_log_group_home_dir 指定日志文件组所在的路径，默认./ ，表示在数据库的数据目录下。

  innodb_log_files_in_group 指定重做日志文件组中文件的数量，默认2

• 关于文件的大小和数量，由以下两个参数配置：

  innodb_log_file_size 重做日志文件的大小。

  innodb_mirrored_log_groups 指定了日志镜像文件组的数量，默认1

• 其他：

  很重要一点，redo log是什么时候写盘的？前面说了是在事物开始之后逐步写盘的。

  之所以说重做日志是在事务开始之后逐步写入重做日志文件，而不一定是事务提交才写入重做日志缓存，原因就是，重做日志有一个缓存区Innodb_log_buffer，Innodb_log_buffer的默认大小为8M(这里设置的16M),Innodb存储引擎先将重做日志写入innodb_log_buffer中。

• 然后会通过以下三种方式将innodb日志缓冲区的日志刷新到磁盘，为了控制redo log的写入策略，InnoDB提供了innodb_flush_log_at_trx_commit参数，它有三种可能取值：
  
  1. 设置为0的时候，表示每次事务提交时都只是把redo log留在redo log buffer中;
  2. 设置为1的时候，表示每次事务提交时都将redo log直接持久化到磁盘；
  3. 设置为2的时候，表示每次事务提交时都只是把redo log写到page cache。

• InnoDB有一个后台线程，每隔1秒，就会把redo log buffer中的日志，调用write写到文件系统的page cache，然后调用fsync持久化到磁盘。

  注意，事务执行中间过程的redo log也是直接写在redo log buffer中的，这些redo log也会被后台线程一起持久化到磁盘。也就是说，一个没有提交的事务的redo log，也是可能已经持久化到磁盘的。

  实际上，除了后台线程每秒一次的轮询操作外，还有两种场景会让一个没有提交的事务的redo log写入到磁盘中。

  1. 一种是，redo log buffer占用的空间即将达到 innodb_log_buffer_size一半的时候，后台线程会主动写盘。注意，由于这个事务并没有提交，所以这个写盘动作只是write，而没有调用fsync，也就是只留在了文件系统的page cache。
  2. 另一种是，并行的事务提交的时候，顺带将这个事务的redo log buffer持久化到磁盘。假设一个事务A执行到一半，已经写了一些redo log到buffer中，这时候有另外一个线程的事务B提交，如果innodb_flush_log_at_trx_commit设置的是1，那么按照这个参数的逻辑，事务B要把redo log buffer里的日志全部持久化到磁盘。这时候，就会带上事务A在redo log buffer里的日志一起持久化到磁盘。

2、undo log

• 作用：

保证数据的原子性，保存了事务发生之前的数据的一个版本，可以用于回滚，同时可以提供多版本并发控制下的读（MVCC），也即非锁定读

• 内容：

逻辑格式的日志，在执行undo的时候，仅仅是将数据从逻辑上恢复至事务之前的状态，而不是从物理页面上操作实现的，这一点是不同于redo log的。

• 什么时候产生：

事务开始之前，将当前是的版本生成undo log，undo 也会产生 redo 来保证undo log的可靠性

• 什么时候释放：

当事务提交之后，undo log并不能立马被删除，而是放入待清理的链表，由purge线程判断是否由其他事务在使用undo段中表的上一个事务之前的版本信息，决定是否可以清理undo log的日志空间。

• 对应的物理文件：

MySQL5.6之前，undo表空间位于共享表空间的回滚段中，共享表空间的默认的名称是ibdata，位于数据文件目录中。

MySQL5.6之后，undo表空间可以配置成独立的文件，但是提前需要在配置文件中配置，完成数据库初始化后生效且不可改变undo log文件的个数

如果初始化数据库之前没有进行相关配置，那么就无法配置成独立的表空间了。

• 关于MySQL5.7之后的独立undo 表空间配置参数如下：

innodb_undo_directory = /data/undospace/ –undo独立表空间的存放目录 innodb_undo_logs = 128 –回滚段为128KB innodb_undo_tablespaces = 4 –指定有4个undo log文件

如果undo使用的共享表空间，这个共享表空间中又不仅仅是存储了undo的信息，共享表空间的默认为与MySQL的数据目录下面，其属性由参数innodb_data_file_path配置。

• 其他：

undo是在事务开始之前保存的被修改数据的一个版本，产生undo日志的时候，同样会伴随类似于保护事务持久化机制的redolog的产生。

默认情况下undo文件是保持在共享表空间的，也即ibdatafile文件中，当数据库中发生一些大的事务性操作的时候，要生成大量的undo信息，全部保存在共享表空间中的。

因此共享表空间可能会变的很大，默认情况下，也就是undo 日志使用共享表空间的时候，被“撑大”的共享表空间是不会也不能自动收缩的。

因此，mysql5.7之后的“独立undo 表空间”的配置就显得很有必要了。

3、binlog

• 作用：

用于复制，在主从复制中，从库利用主库上的binlog进行重播，实现主从同步。

用于数据库的基于时间点的还原。

• 内容：

逻辑格式的日志，可以简单认为就是执行过的事务中的sql语句。

但又不完全是sql语句这么简单，而是包括了执行的sql语句（增删改）反向的信息，也就意味着delete对应着delete本身和其反向的insert；update对应着update执行前后的版本的信息；insert对应着delete和insert本身的信息。

在使用mysqlbinlog解析binlog之后一些都会真相大白。

因此可以基于binlog做到类似于oracle的闪回功能，其实都是依赖于binlog中的日志记录。

• 什么时候产生：

  • 事务提交的时候，一次性将事务中的sql语句（一个事物可能对应多个sql语句）按照一定的格式记录到binlog中。
  • 这里与redo log很明显的差异就是redo log并不一定是在事务提交的时候刷新到磁盘，redo log是在事务开始之后就开始逐步写入磁盘。
  • 因此对于事务的提交，即便是较大的事务，提交（commit）都是很快的，但是在开启了bin_log的情况下，对于较大事务的提交，可能会变得比较慢一些。这是因为binlog是在事务提交的时候一次性写入的造成的，这些可以通过测试验证。
  • binlog的写入逻辑比较简单：事务执行过程中，先把日志写到binlog cache，事务提交的时候，再把binlog cache写到binlog文件中。
    
    • 一个事务的binlog是不能被拆开的，因此不论这个事务多大，也要确保一次性写入。这就涉及到了binlog cache的保存问题。
    • 系统给binlog cache分配了一片内存，每个线程一个，参数 binlog_cache_size用于控制单个线程内binlog cache所占内存的大小。如果超过了这个参数规定的大小，就要暂存到磁盘。

  - 事务提交的时候，执行器把binlog cache里的完整事务写入到binlog中，并清空binlog cache。

  

  • 可以看到，每个线程有自己binlog cache，但是共用同一份binlog文件。
    
    • 图中的write，指的就是指把日志写入到文件系统的page cache，并没有把数据持久化到磁盘，所以速度比较快。
    • 图中的fsync，才是将数据持久化到磁盘的操作。一般情况下，我们认为fsync才占磁盘的IOPS。
  • write 和fsync的时机，是由参数sync_binlog控制的：
  • 1. sync_binlog=0的时候，表示每次提交事务都只write，不fsync；
    2. sync_binlog=1的时候，表示每次提交事务都会执行fsync；
    3. sync_binlog=N(N>1)的时候，表示每次提交事务都write，但累积N个事务后才fsync。

    因此，在出现IO瓶颈的场景里，将sync_binlog设置成一个比较大的值，可以提升性能。在实际的业务场景中，考虑到丢失日志量的可控性，一般不建议将这个参数设成0，比较常见的是将其设置为100~1000中的某个数值。

    但是，将sync_binlog设置为N，对应的风险是：如果主机发生异常重启，会丢失最近N个事务的binlog日志。

  • 通常我们说MySQL的“双1”配置，指的就是sync_binlog和innodb_flush_log_at_trx_commit都设置成 1。也就是说，一个事务完整提交前，需要等待两次刷盘，一次是redo log（prepare 阶段），一次是binlog。

    这时候，你可能有一个疑问，这意味着我从MySQL看到的TPS是每秒两万的话，每秒就会写四万次磁盘。但是，我用工具测试出来，磁盘能力也就两万左右，怎么能实现两万的TPS？

    解释这个问题，就要用到组提交（group commit）机制了。

    这里，我需要先和你介绍日志逻辑序列号（log sequence number，LSN）的概念。LSN是单调递增的，用来对应redo log的一个个写入点。每次写入长度为length的redo log， LSN的值就会加上length。

• 什么时候释放：

binlog的默认是保持时间由参数expire_logs_days配置，也就是说对于非活动的日志文件，在生成时间超过expire_logs_days配置的天数之后，会被自动删除。

• 其他：

二进制日志的作用之一是还原数据库的，这与redo log很类似，很多人混淆过，但是两者有本质的不同

作用不同：redo log是保证事务的持久性的，是事务层面的，binlog作为还原的功能，是数据库层面的（当然也可以精确到事务层面的），虽然都有还原的意思，但是其保护数据的层次是不一样的。

内容不同：redo log是物理日志，是数据页面的修改之后的物理记录，binlog是逻辑日志，可以简单认为记录的就是sql语句

另外，两者日志产生的时间，可以释放的时间，在可释放的情况下清理机制，都是完全不同的。

恢复数据时候的效率，基于物理日志的redo log恢复数据的效率要高于语句逻辑日志的binlog

关于事务提交时，redo log和binlog的写入顺序，为了保证主从复制时候的主从一致（当然也包括使用binlog进行基于时间点还原的情况），是要严格一致的，MySQL通过两阶段提交过程来完成事务的一致性的，也即redo log和binlog的一致性的，理论上是先写redo log，再写binlog，两个日志都提交成功（刷入磁盘），事务才算真正的完成。

4、错误日志

• 错误日志记录着mysqld启动和停止,以及服务器在运行过程中发生的错误的相关信息。在默认情况下，系统记录错误日志的功能是关闭的，错误信息被输出到标准错误输出。

5、普通查询日志 general query log

• 记录了服务器接收到的每一个查询或是命令，无论这些查询或是命令是否正确甚至是否包含语法错误，general log 都会将其记录下来 ，记录的格式为 {Time ，Id ，Command，Argument }。也正因为mysql服务器需要不断地记录日志，开启General log会产生不小的系统开销。 因此，Mysql默认是把General log关闭的。

6、慢查询日志

• 慢日志记录执行时间过长和没有使用索引的查询语句，报错select、update、delete以及insert语句，慢日志只会记录执行成功的语句。

  • 查看慢查询时间：

    show variables like “long_query_time”;默认10s

  • 查看慢查询配置情况：

    show status like “%slow_queries%”;

  • 查看慢查询日志路径：

    show variables like “%slow%”;

  • 开启慢日志:

    set global slow_query_log;

  • 查看已经开启

    show variable like '%slow_query_log%';

7、关于WAL

• WAL是预写日志，是数据库系统中常见的一种手段；

• WAL机制是减少磁盘写，可是每次提交事务都要写redo log和binlog，这磁盘读写次数也没变少呀？

  现在你就能理解了，WAL机制主要得益于两个方面：

  1. redo log 和 binlog都是顺序写，磁盘的顺序写比随机写速度要快；
  2. 组提交机制，可以大幅度降低磁盘的IOPS消耗。