Mysql 事务日志(Ib_logfile)

mysql的innodb中事务日志ib_logfile(0/1)

概念：
事务日志或称redo日志，在mysql中默认以ib_logfile0,ib_logfile1名称存在,可以手工修改参数，调节开启几组日志来服务于当前mysql数据库,mysql采用顺序，循环写方式，每开启一个事务时，会把一些相关信息记录事务日志中(记录对数据文件数据修改的物理位置或叫做偏移量);
这个系列文件个数由参数innodb_log_files_in_group控制，若设置为4，则命名为ib_logfile0~3。
这些文件的写入是顺序、循环写的，logfile0写完从logfile1继续，logfile3写完则logfile0继续。

作用:
在系统崩溃重启时，作事务重做；在系统正常时，每次checkpoint时间点，会将之前写入事务应用到数据文件中。

Ib_logfile的checkpoint field
实际上不仅要记录checkpoint做到哪儿（LOG_CHECKPOINT_LSN），还要记录用到了哪个位置（LOG_CHECKPOINT_OFFSET）等其他信息。所以在ib_logfile0的头部预留了空间，用于记录这些信息。
因此即使使用后面的logfile，每次checkpoint完成后，ib_logfile0都是要更新的。同时你会发现所谓的顺序写盘，也并不是绝对的
相关的一些数字
a) InnoDB留了两个checkpoint filed，按照注释的解释，目的是为了能够“write alternately”
b) 每个checkpint field需要的大小空间为304字节。(相关定义在log0log.h)
c) 第一个checkpoint的起始位置在ib_logfile0的第512字节(OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE)处；
d) 第二个在1536 (3 * OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE)字节处。

特点：
redo log只是记录所有innodb表数据的变化。
redo log只是记录正在执行中的dml以及ddl语句。
redo log可以作为异常down机或者介质故障后的数据恢复使用

引入一个问题：
在m/s环境中,innodb写完ib_logfile后,服务异常关闭，会不会主库能用ib_logfile恢复数据，而
binlog没写导致从库同步时少了这个事务？从而导致主从不一致;
redo日志写入方式：
.ib_logfile写入当前事务更新数据，并标上事务准备trx_prepare
.写入bin-log
.ib_logfile当前事务提交提交trx_commit
 
恢复方式:
如果ib_logfile已经写入事务准备,那么在恢复过程中，会依据bin-log中该事务是否存在恢复数据。
 
假设:
）结束后异常,因没有写入bin-log，从库不会同步这个事务，主库上，重启时，在恢复日志中这个事务没有commit，即rollback这个事务.
）结束后异常，这会bin-log已经写入，从库会同步这个事务。主库依据恢复日志和bin-log，也正常恢复此事务
综上描述:
bin-log写入完成，主从会正常完成事务；bin-log没有写入，主从库rollback事务;不会出现主从库不一致问题.

相关参数（全局&静态）:
 
innodb_log_buffer_size
innodb_log_file_size
innodb_log_files_in_group
innodb_log_group_home_dir
innodb_flush_log_at_trx_commit
 
innodb_log_buffer_size:
事务日志缓存区,可设置1M~8M,默认8M,延迟事务日志写入磁盘,把事务日志缓存区想象形如"漏斗"状,会不停向磁盘记录缓存的日志记录,而何时写入通过参数innodb_flush_log_at_trx_commit控制,稍后解释,启用大的事务日志缓存,可以将完整运行大事务日志，
暂时存放在事务缓存区中,不必(事务提交前)写入磁盘保存,同时也起到节约磁盘空间占用;
 
innodb_log_file_size:控制事务日志ib_logfile的大小,范围5MB~4G；所有事务日志ib_logfile0+ib_logfile1+..累加大小不能超过4G，事务日志大，checkpoint会少,节省磁盘IO，但是大的事务日志意味着数据库crash时，恢复起来较慢.
 
引入问题:修改该参数大小，导致ib_logfile文件的大小和之前存在的文件大小不匹配
解决方式：在干净关闭数据库情况下，删除ib_logfile，而后重启数据库，会自行创建该文件;
 
innodb_log_files_in_group:DB中设置几组事务日志，默认是2；
innodb_log_group_home_dir:事务日志存放目录，不设置，ib_logfile0...存在在数据文件目录下
innodb_flush_log_at_trx_commit：控制事务日志何时写盘和刷盘，安全递增：,,
 
事务缓存区:log_buffer;
:每秒一次事务缓存区刷新到文件系统，同时文件系统到磁盘同步，但是事务提交时，不会触发log_buffer到文件系统同步；
:每次事务提交时,会把事务缓存区日志刷新到文件系统中去，且每秒文件系统到磁盘同步;
:每次事务提交时刷新到磁盘，最安全;
适用环境:
:磁盘IO能力有限,安全方便较差,无复制或复制延迟可以接受，如日志性业务，mysql损坏丢失1s事务数据;
:数据安全性有要求，可以丢失一点事务日志，复制延迟也可以接受，OS损坏时才可能丢失数据;
:数据安全性要求非常高，且磁盘IO能力足够支持业务，如充值消费，敏感业务;

引入ib_logfile的写入策略

1、基本概念
a)、ib_logfile文件个数由innodb_log_files_in_group配置决定，若为2，则在datadir目录下有两个文件，命令从0开始，分别为ib_logfile0和ib_logfile.
b)、文件为顺序写入，当达到最后一个文件末尾时，会从第一个文件开始顺序复用。
c)、lsn: Log Sequence Number，是一个递增的整数。 Ib_logfile中的每次写入操作都包含至少1个log，每个log都带有一个lsn。在内存page修复过程中，只有大于page_lsn的log才会被使用。
d)、lsn的保存在全局变量log_sys中。递增数值等于每个log的实际内容长度。即如果新增的一个log长度是len，则log_sys->lsn += len.
e)、ib_logfile每次写入以512（OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE）字节为单位。实际写入函数 log_group_write_buf (log/log0log.c)
f)、每次写盘后是否flush，由参数innodb_flush_log_at_trx_commit控制。

2、log_sys介绍
log_sys是一个全局内存结构。以下说明几个成员的意义。

lsn	表示已经分配的最后一个lsn的值。
written_to_all_lsn	n表示实际已经写盘的lsn。需要这个值是因为并非每次生成log后就写盘。
flushed_to_disk_lsn	表示刷到磁盘的lsn。需要这个值是因为并非每次写盘后就flush。
buf	待写入的内容保存在buf中
buf_size	buf的大小。由配置中innodb_log_buffer_size决定，实际大小为innodb_log_buffer_size /16k * 16k。
buf_next_to_write	buf中下一个要写入磁盘的位置
buf_free	buf中实际内容的最后位置。当buf_free> buf_next_to_write时，说明内存中还有数据未写盘。

3、相关更新
用一个简单的更新语句来说明log_sys以及ib_logfile的更新内容的过程。假设我们的更新只涉及到非索引的固定长度字段。
a) 在bufferpool中写入undo log。 对于一个单一的语句，需要先创建一个undolog头。
b) 在bufferpool中写入undo log的实际内容。
c) 在log_sys->buf中写入buffer page的更新内容。此处保存了更新的完整信息。
d) 在log_sys->buf中写入启动事务（trx_prepare）的日志
e) 将c、d更新的log内容写入ib_logfile中。
f) 在log_sys->buf中写入事务结束(trx_commit)的日志
g) 将f步骤的log内容写入ib_logfile中。

4、说明
a) 完成上述所有操作时，数据文件还没有更新。
b) 每次写入log_sys->buf时同时更新lsn和buf_free。 每次写ib_logfile时同时更新written_to_all_lsn和buf_next_to_write；
c) 每次写ib_logfile时以512字节为对齐，如需写入600字节，则实际写入1k。写到最后一个文件末尾则从第一个文件重复使用。
d) 从上述流程看到，在a～d过程中若出现异常关闭，由于没有写入到磁盘中，因此整个事务放弃；若在e刚完成时出现异常关闭，虽然事务内容已经写盘，但没有提交。在重启恢复的时候，发现这个事务还没有提交，逻辑上整个事务放弃。 （重启日志中会有Found 1 prepared transaction(s) in InnoDB字样）。在g完成后出现异常关闭，则能够在重启恢复中正常提交。

在e和f之间会写mysql的bin-log，若bin-log写完前异常关闭，事务无效，bin-log写入成功后，则异常重启后能够根据bin-log恢复事务的修改。

e) 若涉及到索引更新，在步骤c之后会增加索引更新的log。由于索引可能有merge过程，因此在merge过程中会另外增加写入一个log。但事务完全提交仍在步骤g中。索引的更新由于已经写盘，并不会因此丢失。

参考文档：

1，https://yq.aliyun.com/articles/8829

2，https://www.percona.com/forums/questions-discussions/mysql-and-percona-server/1435-what-is-the-purpose-of-ibdata1-ib-logfile0-ib-logfile1

3，https://www.aliang.org/MySQL/ib_logfile.html