青年IT男

个人从事金融行业,就职过易极付、思建科技、某网约车平台等重庆一流技术团队,目前就职于某银行负责统一支付系统建设。自身对金融行业有强烈的爱好。同时也实践大数据、数据存储、自动化集成和部署、分布式微服务、响应式编程、人工智能等领域。同时也热衷于技术分享创立公众号和博客站点对知识体系进行分享。微信公众号:青年IT男。

MySQL锁系列(三)之 redo log

MySQL锁系列(三)之 redo log

WHY

  • 1)锁和事务是分不开的,事务和redo又是傻傻分不清楚的
  • 2)事务最重要的是什么?ACID 又是如何实现的?
* A 原子性
    通过redo实现

* C 一致性
    通过undo实现

* I 隔离性
    通过lock实现

* D 持久性
    通过redo和undo实现

redo log 是什么

  • redo 概念
* 学名:重做日志

* 个人理解:任何事务的操作都会记录redo日志,InnoDB引擎独有,用于恢复数据库到宕机的位置
  • redo 结构
* redo log  buffer

    1. 日志会先写到redo log buffer ,根据制定条件刷新到redo log file
    2. 由log block组成
    3. 每个log block 512字节,所以不需要double write,因为每次刷新都是原子的

* redo log file

    1. redo log的物理文件,一般有2个,大小可配置
    2. 由innodb_log_file_size配置,越大越好
    3. redo类型是物理逻辑日志,记录的是对页的操作,页内是逻辑的内容,我们姑且认为就是物理日志好了,记录的是对页的操作
        比如:insert 一条记录,那么大致内容就会记录
            对space id=3,page no=4 ,offset aa, 日志内容xx (主键索引)
            对space id=3,page no=8 ,offset bb, 日志内容yy (二级索引)
  • redo log buffer刷新触发条件
1. 每秒刷新一次
2. redo log buffer使用大于1/2进行刷新
3. 事务commit(提交)时候进行刷新
    a. innodb_flush_log_at_trx_commit=0 : 事务提交时,不刷新redo log buffer
    b. innodb_flush_log_at_trx_commit=1 : 事务提交时,将redo log buffer刷新到磁盘(由于redo没有O_direct,也必须经过操作系统缓存,然后fsync到磁盘)
    c. innodb_flush_log_at_trx_commit=2 : 事务提交时,将reod log buffer刷新到os的缓存
  • redo log 的重要组成部分
1. redo log 是循环写入的,写完一个,写另一个
2. redo log 的第一个文件的头部,会记录两个512字节的记录,分别是:checkpoint1 和 checkpoint2,轮询写入,互为备份
3. 上面说的很重要,checkpoint 是写在redo 日志里面的,checkpoint是什么,后面介绍
4. redo 里面记录的是日志的写入,里面有个很重要的概念叫做 lsn
  • lsn 是什么
* LSN = log sequeuce number , 日志的序列号,数据库的逻辑时钟, 特点是单调递增

LSN表示事务写入重做日志的字节总量

* LSN是什么?有什么含义?

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LOG
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Log sequence number 86594404775   -- redo log buffer 的lsn,存放在redo log buffer 中 我们称: redo_mem_lsn
Log flushed up to   86594404775   -- redo log file 的lsn,存放在redo log 中  我们称: redo_log_lsn
Pages flushed up to 86594404775   -- 最后一个被刷新页的newest_modification, 这个用的比较少,暂时忽略, 这个存放在date page里面
Last checkpoint at  86594404766   -- checkpoint的lsn , 存放在redo log第一个文件的头部   , 我们称: cp_lsn

目前看下来lsn有三个含义

1. redo_mem_lsn
2. redo_log_lsn
3. cp_lsn
4. page_lsn: 每个page里面头部都会记录一个lsn,表示该page最后一次被修改的redo log lsn

以上4个lsn都是互相关联的

* LSN 有什么用?

    主要用于MySQL重启恢复

* 恢复的算法如下?

    假设: redo_log_lsn = 15000 , cp_lsn=10000 , 这时候MySQL crash了,重启后的恢复流程如下:

    a. cp_lsn = 10000 之前的redo 日志,不需要恢复: 因为checkpoint之前的日志已经可以确保刷新完毕

    b. 那么 10000 <=  redo_log_LSN <= 15000 的日志需要结合page_lsn判断,哪些需要重做,哪些不需要重做。
        b.1  redo_log_LSN 日志里面记录的page 操作,如果redo_log_LSN <= page_lsn   , 这些日志不需要重做,因为page已经是最新的
        b.2  redo_log_LSN 日志里面记录的page 操作, 如果redo_log_LSN >= page_lsn   , 这些日志是需要应用到page 里面去的,这一系列操作我们称为恢复.

    c. 举个例子
        如果:redo_log_lsn 11000 , 记录的是:space id=3,page no=4 的页的操作,但是这个页的page_lsn = 11500,那么说明这个页的lsn比redo的lsn新,那么就不需要应用
        如果:redo_log_lsn 11000 , 记录的是:space id=3,page no=4 的页的操作,但是这个页的page_lsn = 10500,那么说明这个页的lsn比redo的lsn老,那么需要应用这部分日志以达到恢复的目的

Write-Ahead Log (WAL)

当一个数据页被刷新时,必须要求内存中小于该数据页lsn对应的所有redo日志,都必须先刷新到磁盘
我们称为:日志先行, 保证redo log 日志必须先于 data page 刷新

Force-log-at-commit

当一个事务进行commit的时候,必须先将该事务的所有日志写入到重做日志文件进行持久化

checkpoint

  • 什么是checkpoint
* 没有checkpoint的时候,数据库脏页都存放在内存中,如果这时候数据库挂了,那么redo就需要从头到尾开始恢复,非常慢
* 有checkpoint的时候,会按照一定的算法进行data page脏页的刷新, 减少数据库恢复的时间
    a)checkpoint_lsn 表示: 在checkpoint_lsn 之前的redo日志对应的脏页都已经刷新到磁盘了
    b) 也就意味着,当数据库重启恢复的时候,小于checkpoint_lsn的redo日志不需要再重做,大大的减少了数据库的恢复时间
  • checkpoint种类
* sharp checkpoint

当MySQL正常关闭的时候,需要将所有的脏页都刷新

* fuzzy checkpoint

为了考虑数据库的性能,MySQL按照一定算法之刷新部分脏页

fuzzy checkpoint 触发条件

  • 定时刷新
每10秒,或者每1秒,从脏页列表中去刷新部分脏页
  • LRU列表的刷新
* buffer pool 内存解释:

    * free list : 表示数据库开启时候,MySQL会分配空闲的页给free list

    * LRU list : 当页被第一次访问(读或者写)的时候,会加入到LRU list

    * flush list :当页变成脏页的是,会按照第一次被更新的时间(oldest_modification)排序,加入到flush list,flush list里面存放的都是指向lru_list的指针,并不占用太多内存

* 刷新

    当buffer pool中少于innodb_lru_scan_depth指定的空闲页时候
    会将LRU list中尾端的页(不常用的页)进行拿来用,如果是脏页,则进行checkpoint
  • 高水位和低水位的刷新
* checkpoint age = redo_lsn - cp_lsn

    低水位 = 75% * 总redo大小
    高水位 = 90% * 总redo大小

* 低水位  >=  checkpoint age

    不需要刷新

* 低水位  <=  checkpoint age <= 高水位

    会强制进行 checkpoint , 根据flush_list的顺序,刷新足够多的脏页,让checkpoint age 小于低水位线

* 高水位  >=  checkpoint age

    会强制进行 checkpoint , 根据flush_list的顺序,刷新脏页, 让其满足 低水位  <=  checkpoint age >= 高水位
  • 脏页太多的时候刷新
* innodb_max_dirty_pages_pct

当脏页数量超过这个比例时候,会强制进行checkpoint

redo 的写入时机

  • binlog的写入时机
事务结束后,binlog进行写入并刷新

T1 -> T2 -> T3 -> T4  按照事务的顺序执行
  • redo的写入时机
当事务开启后,第一条dml语句开始执行时,就开始慢慢的写入并刷新redo

T1_1 -> T2_1 -> T2_2 -> T3_1 -> T1_2 -> *T2 -> *T3 -> *T1

以上列表的分析为:
    这个代表事务的开始执行顺序是: T1,T2,T3
    这个代表事务的结束执行顺序是: T2,T3,T1
  • commit执行的时间长短,取决于什么?
根据以上binlog和redo 的写入时机可以判断,commit的长短取决于binlog的日志大小和刷新时间

redo 和 undo

1. 这里先稍微提一下undo,至于undo 是什么,后面介绍
2. undo日志本身也要写入到redo里面去,这一点非常重要

最后

这里简单的介绍了redo的内容,这块内容非常重要,复制,高可用与之非常密切
这里面的checkpoint age可以用来监控,监控这个的目的通过这篇文章我想大家都应该知道了吧

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