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Redo Log

工作机制

• 预写日志(WAL)：想象你正在为一本书编写内容。在正式将内容写入书本之前，你会先在一个草稿本上写下你要记录的内容。这样即使突然发生意外（比如墨水洒了），你也可以根据草稿本恢复丢失的内容。Redo Log就像是这个草稿本，在数据真正改变之前，先把即将发生的更改记下来。
  • 具体流程：
    • 当一个事务开始执行并修改数据时，InnoDB首先会在内存中做这些修改，并同时把这些变更记录到Redo Log Buffer中（相当于草稿本）。
    • 这些日志随后会被异步刷新到磁盘上的Redo Log文件中（相当于正式的书本）。如果系统崩溃，在重启后，InnoDB会检查Redo Log，并重新应用那些还没来得及写入磁盘的数据更改，确保数据的一致性。
    • 循环使用：Redo Log由一系列固定大小的日志文件组成，当一个日志文件满了之后，会继续写入下一个日志文件，形成循环使用模式。这就像一本用完了就换下一本的日记本。
    • 检查点(Checkpoint)：定期将内存中的脏页刷新到磁盘，并更新检查点位置。这有助于缩短数据库恢复时间并释放Redo Log空间。类似于你定期整理你的笔记本，确保所有重要信息都已保存好。

配置与注意事项

• innodb_log_file_size：决定每本“日记本”的大小。较大的日记本可以减少更换日记本的频率，但可能会增加恢复时间。建议根据实际工作负载调整此值。例如，对于高并发写操作较多的应用，可能需要更大的Redo Log文件以减少日志切换的频率。
• innodb_flush_log_at_trx_commit：控制什么时候把草稿纸上的内容搬到正式日记本上。
  • 设置为1表示每次完成一个事务就搬；
  • 设置为0表示每隔一段时间批量搬运；
  • 设置为2则是每次完成事务只放到操作系统缓存里，不立即搬到硬盘上。
• innodb_flush_method：定义如何刷新数据和日志文件到磁盘，不同的设置会影响性能和安全性。例如，O_DIRECT可以绕过操作系统的缓存直接写入磁盘，提高性能但可能增加I/O负担。

Undo Log

工作机制

• 多版本并发控制(MVCC)：假设你在编辑一篇文章，但是你希望保留每个版本以便随时回退。Undo Log就像是保存文章旧版本的地方。每当你要修改文章时，它会保存当前版本，这样如果需要撤销修改或者其他人想看之前的版本，就可以找到。
  • 快照读取：如果你想要查看文章的历史版本，可以通过Undo Log获取该版本的信息。这对于实现非锁定读非常重要。例如，两个用户同时读取同一张表的不同版本，而不会互相干扰。
  • 回滚段(Rollback Segments)：用于存储撤销信息，使得可以回滚未完成的事务。
  • 清理机制：一旦确认没有人再需要某个旧版本的文章了，就可以删除或覆盖这部分Undo Log空间。这有助于防止表空间无限增长。

配置与注意事项

• innodb_undo_tablespaces：指定Undo表空间的数量，增加数量可以帮助分散Undo Log的压力，就像准备更多的抽屉存放不同版本的文章。从MySQL 5.7开始支持此功能。
• innodb_undo_log_truncate：启用自动收缩功能来管理Undo表空间的增长，防止其无限制增长，类似于定期清理不再需要的旧版本文章。
• innodb_purge_rseg_truncate_frequency：控制Undo Log的清理频率，影响系统回收已不再使用的Undo Log页的速度。
• innodb_max_undo_log_size：设置触发自动收缩的最大Undo Log大小。

Binary Log (Binlog)

工作机制

• 逻辑日志：不同于Redo和Undo Log，Binlog更像是一个详细的修改记录簿，记录了所有对数据库的操作（如SQL语句或行变更），而不是具体的物理数据页的变化。
  • 事件驱动：每当有事务执行完毕并提交时，相关的变更信息就会被记录到Binlog中。
  • 格式选择：
    • STATEMENT：仅记录做了什么操作；
    • ROW：记录每一行的具体变化；
    • MIXED：根据情况选择STATEMENT或ROW的最佳记录方式。

配置与注意事项

• 开启Binlog需要在MySQL配置文件中设置log-bin参数。
• 根据需求选择合适的Binlog格式（STATEMENT, ROW, MIXED）。ROW格式更适合高并发环境，因为它能准确地记录每一行的变化，避免了基于STATEMENT可能存在的不确定性问题。
• expire_logs_days：设置Binlog文件的过期天数，超过这个时间的日志文件将被自动删除，帮助控制磁盘使用量。
• sync_binlog：控制Binlog的同步频率，0表示由操作系统决定，N表示每N次事务提交后同步到磁盘。较高的值可以提高性能但降低可靠性。

区别详解

目的

• Redo Log：像一个保险箱，确保即使系统崩溃也能找回未保存的数据。
• Undo Log：像是一个时光机，允许你撤销未完成的修改或者查看历史版本的数据。
• Binlog：则是一个记录员，记录所有的数据库操作，用于数据恢复、复制和迁移。

内容形式

• Redo Log：关注于如何重建数据页，记录的是数据页的物理变化。
• Undo Log：保存的是数据的旧版本，用于回滚事务和支持MVCC。
• Binlog：记录的是用户执行的所有操作，描述了事务的具体操作。

生命周期管理

• Redo Log：随检查点推进而覆盖，周期性地将日志条目应用到数据页，并释放相应的日志空间。
• Undo Log：依赖于事务状态及其对应的MVCC视图，当没有事务再需要某个Undo Log记录时，它会被标记为可重用。
• Binlog：需手动或按策略清理，通常通过设置过期时间或手动命令来管理Binlog文件。

示例说明

假设你在一家公司负责文档管理系统，以下是每个日志类型在实际操作中的作用：

• Redo Log：当你正在编辑一份重要的报告时，系统会先将你做的每一个改动记录下来。如果突然停电，你可以根据这些记录恢复未保存的工作。这就像是你在编辑Word文档时，Office软件会自动保存临时文件，以防意外丢失。

• Undo Log：当你在编辑文档时，系统会保存每个版本，让你可以轻松撤销任何你不满意的修改，或者查看以前的版本。这就像是Word中的“撤销”功能，可以回退到任意步骤。

• Binlog：当你需要备份整个文档库或将文档库迁移到另一个服务器时，系统会记录所有操作，确保你可以完全复制或恢复文档库的状态。这就像是你将整个项目文件夹复制到外部硬盘以备不时之需。

更详细的配置示例

Redo Log 配置

[mysqld]
innodb_log_file_size = 512M
innodb_log_files_in_group = 3
innodb_flush_log_at_trx_commit = 1
innodb_flush_method = O_DIRECT

• innodb_log_file_size=512M：设置每个Redo Log文件大小为512MB，适用于高并发场景。
• innodb_log_files_in_group=3：设置Redo Log组中有3个文件，提供冗余和更高的吞吐量。
• innodb_flush_log_at_trx_commit=1：确保每个事务提交时都会将日志刷到磁盘，保证数据安全。
• innodb_flush_method=O_DIRECT：绕过操作系统缓存，直接写入磁盘，提高性能。

Undo Log 配置

[mysqld]
innodb_undo_tablespaces = 4
innodb_undo_log_truncate = ON
innodb_max_undo_log_size = 1G

• innodb_undo_tablespaces=4：设置4个Undo表空间，分散Undo Log压力。
• innodb_undo_log_truncate=ON：开启自动收缩功能，防止Undo Log无限增长。
• innodb_max_undo_log_size=1G：设置触发自动收缩的最大Undo Log大小为1GB。

Binary Log 配置

[mysqld]
log-bin = mysql-bin
binlog_format = ROW
expire_logs_days = 7
sync_binlog = 1

• log-bin=mysql-bin：开启Binlog，并设置前缀为mysql-bin。
• binlog_format=ROW：选择Row格式记录Binlog，适合高并发环境。
• expire_logs_days=7：设置Binlog文件过期时间为7天。
• sync_binlog=1：确保每个事务提交时都将Binlog刷到磁盘，保证数据一致性。