(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：

先写 binlog 再写 redolog。
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。

参考链接：

MySQL的日志、事务原理-【undolog、redolog、binlog】两阶段提交详解

Mysql样例说明