(七) Mysql 之 binlog redolog 二阶段提交

（一）背景知识：

1 binlog

binlog 我们中文一般称作归档日志， 是 MySQL Server 层的日志，而不是存储引擎自带的日志，它记录了所有的 DDL 和 DML(不包含数据查询语句)语句，而且是以事件形式记录，还包含语句所执行的消耗的时间等，需要注意的是：

• binlog 是一种逻辑日志，他里边所记录的是一条 SQL 语句的原始逻辑，例如给某一个字段 +1，注意这个区别于 redo log 的物理日志（在某个数据页上做了什么修改）。
• binlog 文件写满后，会自动切换到下一个日志文件继续写，而不会覆盖以前的日志，这个也区别于 redo log，redo log 是循环写入的，即后面写入的可能会覆盖前面写入的。
• 一般来说，我们在配置 binlog 的时候，可以指定 binlog 文件的有效期，这样在到期后，日志文件会自动删除，这样避免占用较多存储空间。

根据 MySQL 官方文档的介绍，开启 binlog 之后，大概会有 1% 的性能损耗，不过这还是可以接受的，一般来说，binlog 有两个重要的使用场景：

• MySQL 主从复制时：在主机上开启 binlog，主机将 binlog 同步给从机，从机通过 binlog 来同步数据，进而实现主机和从机的数据同步。
• MySQL 数据恢复，通过使用 mysqlbinlog 工具再结合 binlog 文件，可以将数据恢复到过去的某一时刻。

2 redo log

redo log 则不是 MySQL 提供的，是存储引擎 InnoDB 自己提供的。

事务的四大特性里面有一个是持久性，即只要事务提交成功，那么对数据库做的修改就被永久保存下来了，写到磁盘中了，怎么做到的呢？其实我们很容易想到是在每次事务提交的时候，将该事务涉及修改的数据页全部刷新到磁盘中，一旦写到磁盘中，就不怕数据丢失了。但是要是每次都这么搞，数据库就不知道慢到哪里去了！因为 Innodb 是以页为单位进行磁盘交互的，而一个事务很可能只修改一个数据页里面的几个字节，这个时候将完整的数据页刷到磁盘的话，不仅效率低，也浪费资源。效率低是因为这些数据页在物理上并不连续，将数据页刷到磁盘会涉及到随机 IO。

鉴于此，MySQL 设计了 redo log，在 redo log 中只记录事务对数据页做了哪些修改。那有人说，写 redo log 不就是磁盘 IO 吗？而写数据到磁盘也是磁盘 IO，既然都是磁盘 IO，那干嘛不把直接把数据写到磁盘呢？还费这事！

此言差矣。写 redo log 跟写数据有一个很大的差异，那就是 redo log 是顺序 IO，而写数据涉及到随机 IO，写数据需要寻址，找到对应的位置，然后更新/添加/删除，而写 redo log 则是在一个固定的位置循环写入，是顺序 IO，所以速度要高于写数据。

redo log 本身又分为：

• 日志缓冲（redo log buffer)，该部分日志是易失性的。
• 重做日志(redo log file)，这是磁盘上的日志文件，该部分日志是持久的。

MySQL 每执行一条 DML 语句，先将记录写入 redo log buffer，后续在某个时间点再一次性将多个操作记录写到 redo log file，这种先写日志再写磁盘的技术就是 MySQL 里经常说到的 WAL(Write-Ahead Logging) 技术（预写日志）。

（二）更新过程：

首先，更新数据还是会判断数据是否存在于Buffer Pool中，不存在则加载。

在更新Buffer Pool中的数据之前，我们需要先将该数据事务开始之前的状态写入Undo Log中。假设更新到一半出错了，我们就可以通过Undo Log来回滚到事务开始前。

然后执行器会更新Buffer Pool中的数据，成功更新后会将数据最新状态写入Redo Log Buffer中。因为一个事务中可能涉及到多次读写操作，写入Buffer中分组写入，比起一条条的写入磁盘文件，效率会高很多。

流程中仍然存在的问题：

假设我们在将Redo Log刷入到磁盘之后MySQL突然宕机了，binlog还没有来得及写入。此时重启，Redo Log所代表的状态就和Binlog所代表的状态不一致了。

基于2PC的一致性保障：必须保证Redo Log和Binlog在事务提交时的数据一致性，要么都存在，要么都不存在。MySQL是通过 2PC（two-phase commit protocol）来实现的。

（三）两阶段提交：

2. 为什么需要两阶段提交

如果没有两阶段提交，那么 binlog 和 redolog 的提交，无非就是两种形式：

1. 先写 binlog 再写 redolog。
2. 先写 redolog 再写 binlog。

向表中插入一条记录 R，先写 binlog 再写 redolog，当binlog写入完成，但是redolog还没写时，就出现了宕机，那么从机根据binlog进行主从同步时，从机是有数据R的。但是主机崩溃恢复时，redolog中是没有记录R的，所以就会出现主从数据不一致的问题。

向表中插入一条记录 R，先写 redolog再写 binlog，当redolog写入完成，但是binlog还没写时，就出现了宕机，那么主机崩溃恢复时，redolog中是有记录R的，但是从机根据binlog进行主从同步时，从机是没有数据R，就会出现主从数据不一致的问题。

按照前面说的两阶段提交就能解决问题吗？

我们来看如下三种情况：

情况一：一阶段提交之后崩溃了，即写入 redo log，处于 prepare 状态 的时候崩溃了，此时：

由于 binlog 还没写，redo log 处于 prepare 状态还没提交，所以崩溃恢复的时候，这个事务会回滚，此时 binlog 还没写，所以也不会传到备库。

情况二：假设写完 binlog 之后崩溃了，此时：

redolog 中的日志是不完整的，处于 prepare 状态，还没有提交，那么恢复的时候，首先检查 binlog 中的事务是否存在并且完整，如果存在且完整，则直接提交事务，如果不存在或者不完整，则回滚事务。

情况三：假设 redolog 处于 commit 状态的时候崩溃了，那么重启后的处理方案同情况二。

由此可见，两阶段提交能够确保数据的一致性。