MySQL 专题（五）：日志体系（Redo Log、Undo Log、Binlog）原理与应用

MySQL 专题（五）：日志体系（Redo Log、Undo Log、Binlog）原理与应用

在前面的文章中，我们讲解了 事务的 ACID 特性 和 MVCC 机制。但是一个问题随之而来：

👉 如果 MySQL 在执行过程中宕机了，数据如何恢复？
👉 为什么 MySQL 能实现 事务回滚、崩溃恢复、主从复制？

答案就在于 MySQL 的三大日志体系：

• Redo Log（重做日志，InnoDB 专用）
• Undo Log（回滚日志，InnoDB 专用）
• Binlog（归档日志，MySQL Server 层）

这三者一起支撑了 MySQL 的事务能力和高可用架构。

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一、Redo Log：保证事务的持久性

1. 为什么需要 Redo Log？

如果每次修改都直接写入数据页（磁盘），会有两个问题：

• 磁盘 I/O 开销太大，性能很差。
• 万一写到一半宕机，可能导致数据页损坏。

👉 解决办法：先写日志，再写数据（WAL，Write-Ahead Logging）。

2. Redo Log 特点

• 物理日志：记录的是 数据页的物理修改，比如“在某个页的某个偏移量写入了 xxx”。
• 先写日志，再异步刷脏页。
• 以循环写的方式存储，大小固定（如 4GB）。

3. Redo Log 工作流程

1. 事务更新时，先写入 Buffer Pool（内存）。
2. 同时记录修改到 Redo Log Buffer。
3. 事务提交时，Redo Log 刷盘（fsync），保证崩溃后能恢复。
4. 后台线程 异步刷脏页 到磁盘。

👉 这样即使宕机，也能通过 Redo Log 把 Buffer Pool 里的数据重新“重做”一遍，保证 持久性。

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二、Undo Log：保证事务的原子性

1. 为什么需要 Undo Log？

如果事务执行到一半需要回滚，怎么恢复原来的数据？

👉 就需要 Undo Log，它记录了数据修改前的版本。

2. Undo Log 特点

• 逻辑日志：记录的是 如何回滚，比如 “把 name 从 'Jerry' 改回 'Tom'”。
• 事务回滚时，用 Undo Log 恢复旧值。
• 也是 MVCC 的核心依赖。

3. Undo Log 工作流程

1. 修改数据时，先记录旧值到 Undo Log。
2. 如果事务回滚，就用 Undo Log 恢复数据。
3. 事务提交后，Undo Log 可能被清理（但 MVCC 可能需要保留历史版本）。

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三、Binlog：保证数据一致性与复制

1. 为什么需要 Binlog？

Redo Log 是 InnoDB 专用的，并且是循环写的，不能用于归档。
👉 如果要做 主从复制、数据恢复（恢复到指定时间点），就需要 Binlog。

2. Binlog 特点

• 逻辑日志：记录的是 SQL 语句 或 行级别的修改。
• 只追加写，不会覆盖，大小无限制。
• 存储在 MySQL Server 层，所有存储引擎通用。

3. Binlog 格式

• STATEMENT：记录 SQL 语句（节省空间，但可能产生不一致）。
• ROW：记录每行的变更（更可靠，但日志量大）。
• MIXED：混合模式。

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四、三大日志的关系

事务提交时，MySQL 的内部流程大致如下：

1. 写入 Undo Log（保证可回滚）。
2. 写入 Redo Log Buffer。
3. 写入 Binlog。
4. 刷盘 Redo Log（两阶段提交）。

👉 两阶段提交（2PC） 是为了保证 Redo Log 与 Binlog 的一致性。
否则可能出现 Redo Log 成功而 Binlog 失败，导致主从数据不一致。

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五、三大日志的对比

日志类型	层级	内容类型	作用
Redo Log	InnoDB 引擎	物理日志（页修改）	保证事务 持久性，崩溃恢复
Undo Log	InnoDB 引擎	逻辑日志（旧值）	保证事务 原子性，支持 MVCC
Binlog	Server 层	逻辑日志（SQL/行）	主从复制、数据恢复

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六、实际应用场景

1. 崩溃恢复

   • Redo Log 重放 → 保证已提交事务不会丢失。
   • Undo Log 回滚 → 保证未提交事务被撤销。

2. 主从复制

   • 主库写入 Binlog，从库通过 Binlog Relay Log 重放。

3. 数据恢复

   • 结合全量备份 + Binlog，可以恢复到指定时间点。

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七、总结

1. Redo Log：保证崩溃后数据不丢失。
2. Undo Log：保证事务可回滚，支撑 MVCC。
3. Binlog：保证数据可复制和恢复。
4. 两阶段提交：保证 Redo Log 与 Binlog 的一致性。

👉 一句话总结：
Redo Log 保证事务持久性，Undo Log 保证事务原子性，Binlog 保证数据一致性。三者相辅相成，构成 MySQL 强大的事务与高可用体系。

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