binlog

binlog的写入机制

binlog cache

• 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。

binlog写入参数

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。

binlog的三种格式

CREATE TABLE `t` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `a` int(11) DEFAULT NULL,
  `t_modified` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `a` (`a`),
  KEY `t_modified`(`t_modified`)
) ENGINE=InnoDB;

insert into t values(1,1,'2018-11-13');
insert into t values(2,2,'2018-11-12');
insert into t values(3,3,'2018-11-11');
insert into t values(4,4,'2018-11-10');
insert into t values(5,5,'2018-11-09');

statement格式

delete from t /*comment*/  where a>=4 and t_modified<='2018-11-10' limit 1;

• 第一行SET @@SESSION.GTID_NEXT='ANONYMOUS’你可以先忽略，后面文章我们会在介绍主备切换的时候再提到；

• 第二行是一个BEGIN，跟第四行的commit对应，表示中间是一个事务；

• 第三行就是真实执行的语句了。可以看到，在真实执行的delete命令之前，还有一个use ‘test’命令。这条命令不是我们主动执行的，而是MySQL根据当前要操作的表所在的数据库，自行添加的。这样做可以保证日志传到备库去执行的时候，不论当前的工作线程在哪个库里，都能够正确地更新到test库的表t。use 'test’命令之后的delete 语句，就是我们输入的SQL原文了。可以看到，binlog“忠实”地记录了SQL命令，甚至连注释也一并记录了。

• 最后一行是一个COMMIT。你可以看到里面写着xid=61。

row格式

1. Table_map event，用于说明接下来要操作的表是test库的表t;

2. Delete_rows event，用于定义删除的行为。

mysqlbinlog  -vv data/master.000001 --start-position=8900;

• server id 1，表示这个事务是在server_id=1的这个库上执行的。

• 每个event都有CRC32的值，这是因为我把参数binlog_checksum设置成了CRC32。

• Table_map event跟在图中看到的相同，显示了接下来要打开的表，map到数字226。现在我们这条SQL语句只操作了一张表，如果要操作多张表呢？每个表都有一个对应的Table_map event、都会map到一个单独的数字，用于区分对不同表的操作。

• 我们在mysqlbinlog的命令中，使用了-vv参数是为了把内容都解析出来，所以从结果里面可以看到各个字段的值（比如，@1=4、 @2=4这些值）。

• binlog_row_image的默认配置是FULL，因此Delete_event里面，包含了删掉的行的所有字段的值。如果把binlog_row_image设置为MINIMAL，则只会记录id值。

• 最后的Xid event，用于表示事务被正确地提交了。

statement 和 row的区别

1. 如果delete语句使用的是索引a，那么会根据索引a找到第一个满足条件的行，也就是说删除的是a=4这一行；

2. 但如果使用的是索引t_modified，那么删除的就是 t_modified='2018-11-09’也就是a=5这一行。

mixed格式

• 有些statement格式的binlog可能会导致主备不一致，所以要使用row格式。

• 但row格式的缺点是，很占空间。比如你用一个delete语句删掉10万行数据，用statement的话就是一个SQL语句被记录到binlog中，占用几十个字节的空间。但如果用row格式的binlog，就要把这10万条记录都写到binlog中。这样做，不仅会占用更大的空间，同时写binlog也要耗费IO资源，影响执行速度。

• 所以，MySQL就取了个折中方案，也就是有了mixed格式的binlog。mixed格式的意思是，MySQL自己会判断这条SQL语句是否可能引起主备不一致，如果有可能，就用row格式，否则就用statement格式。

binlog使用场景

全量备份

数据恢复

• 首先，找到最近的一次全量备份，如果你运气好，可能就是昨天晚上的一个备份，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。

主从同步

一条更新语句的执行流程

create table T(ID int primary key, c int);

update T set c=c+1 where ID=2;

1. 执行器先找引擎取ID=2这一行。ID是主键，引擎直接用树搜索找到这一行。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。

两阶段提交

保证binlog和redo log 数据一致性

1. 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。然后你会发现，如果需要用这个binlog来恢复临时库的话，由于这个语句的binlog丢失，这个临时库就会少了这一次更新，恢复出来的这一行c的值就是0，与原库的值不同。

2. 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。

在两阶段提交的不同时刻，MySQL异常重启

1. 如果redo log里面的事务是完整的，也就是已经有了commit标识，则直接提交；

2. 如果redo log里面的事务只有完整的prepare，则判断对应的事务binlog是否存在并完整：a. 如果是，则提交事务；b. 否则，回滚事务。

组提交优化

1. trx1是第一个到达的，会被选为这组的 leader；

2. 等trx1要开始写盘的时候，这个组里面已经有了三个事务，这时候LSN也变成了160；

3. trx1去写盘的时候，带的就是LSN=160，因此等trx1返回时，所有LSN小于等于160的redo log，都已经被持久化到磁盘；

4. 这时候trx2和trx3就可以直接返回了。

1. 先把binlog从binlog cache中写到磁盘上的binlog文件；

2. 调用fsync持久化。

1. binlog_group_commit_sync_delay参数，表示延迟多少微秒后才调用fsync;

2. binlog_group_commit_sync_no_delay_count参数，表示累积多少次以后才调用fsync。

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。

1. 设置 binlog_group_commit_sync_delay 和 binlog_group_commit_sync_no_delay_count参数，减少binlog的写盘次数。这个方法是基于“额外的故意等待”来实现的，因此可能会增加语句的响应时间，但没有丢失数据的风险。

2. 将sync_binlog 设置为大于1的值（比较常见是100~1000）。这样做的风险是，主机掉电时会丢binlog日志。

3. 将innodb_flush_log_at_trx_commit设置为2。这样做的风险是，主机掉电的时候会丢数据。

QA

• statement格式的binlog，最后会有COMMIT；

• row格式的binlog，最后会有一个XID event。

1. 如果是正常运行的实例的话，数据页被修改以后，跟磁盘的数据页不一致，称为脏页。最终数据落盘，就是把内存中的数据页写盘。这个过程，甚至与redo log毫无关系。

2. 在崩溃恢复场景中，InnoDB如果判断到一个数据页可能在崩溃恢复的时候丢失了更新，就会将它读到内存，然后让redo log更新内存内容。更新完成后，内存页变成脏页，就回到了第一种情况的状态。

begin;
insert into t1 ...
insert into t2 ...
commit;