深入理解MySQL的Redo日志

引言

在MySQL中，Redo日志是一个非常重要的概念，它保证了数据库的ACID特性，尤其是持久性。本文将深入探讨Redo日志的工作原理、格式、写入过程以及其在MySQL中的作用。

Redo日志概述

Redo日志是InnoDB存储引擎特有的日志，它记录了事务对数据页所做的修改。当数据库发生故障时，Redo日志可以用来恢复未提交的事务，确保数据库的持久性。

Redo日志的优势

1. 减少磁盘I/O：通过将多个修改操作合并成一个Redo日志记录，减少了磁盘I/O操作次数。
2. 提高事务性能：Redo日志的写入是顺序的，相比随机写磁盘，顺序写磁盘的速度更快。
3. 支持事务的持久性：即使在数据库崩溃的情况下，Redo日志也能保证已提交的事务不会丢失。

Redo日志格式

Redo日志的格式分为通用格式和特定格式。通用格式包括日志记录的头部信息，如日志类型、日志长度等。特定格式则根据日志类型的不同而有所差异。

通用格式

• 日志类型：标识该日志记录的类型，如INSERT、UPDATE、DELETE等。
• 日志长度：表示该日志记录的长度。
• 下一个日志记录的偏移量：指向下一个日志记录的偏移量。

特定格式

• 简单的Redo日志：记录了数据页的修改操作，如插入、更新、删除等。
• 复杂的Redo日志：记录了更复杂的操作，如事务的开始、提交、回滚等。

Redo日志的写入过程

1. 存储Redo日志的页：InnoDB将Redo日志存储在磁盘上的固定大小的页中。
2. Redo日志缓冲区：在内存中，InnoDB维护了一个Redo日志缓冲区，用于暂存即将写入磁盘的Redo日志记录。
3. Redo日志写入log buffer：当事务提交时，InnoDB会将事务的Redo日志记录写入log buffer。

Redo日志文件

Redo日志文件是磁盘上的文件，用于存储Redo日志记录。InnoDB会根据一定的策略将log buffer中的Redo日志记录写入Redo日志文件。

Redo日志刷盘时机

1. log buffer空间不足：当log buffer中的空间不足时，InnoDB会触发刷盘操作。
2. 事务提交时：当事务提交时，InnoDB会触发刷盘操作。
3. 正常关闭服务器时：在正常关闭服务器时，InnoDB会触发刷盘操作。
4. 做checkpoint时：在做checkpoint时，InnoDB会触发刷盘操作。

Redo日志文件组

InnoDB将Redo日志文件组织成多个文件组，每个文件组包含多个Redo日志文件。这样做可以提高Redo日志的写入性能。

Redo日志文件格式

Redo日志文件由多个固定大小的页组成，每个页包含多个Redo日志记录。InnoDB会根据一定的策略将log buffer中的Redo日志记录写入Redo日志文件。

log sequence number(lsn)

lsn是Redo日志的一个关键概念，它表示Redo日志记录的顺序号。lsn用于跟踪Redo日志的写入进度，以及在崩溃恢复时确定需要重做的Redo日志记录。

flushed_to_disk_lsn

flushed_to_disk_lsn表示已写入磁盘的Redo日志记录的lsn值。在崩溃恢复时，InnoDB会从flushed_to_disk_lsn开始重做Redo日志记录。

flush链表中的lsn

InnoDB维护了一个flush链表，用于跟踪需要写入磁盘的Redo日志记录。链表中的每个节点包含一个lsn值，表示该节点对应的Redo日志记录的lsn值。

checkpoint

checkpoint是InnoDB的一个重要概念，它用于记录数据库的当前状态。在崩溃恢复时，InnoDB会从最近的checkpoint开始重做Redo日志记录。

checkpoint操作的步骤

1. 计算当前系统中可以被覆盖的Redo日志对应的lsn值最大是多少？
2. 将checkpoint_lsn与对应的Redo日志文件组偏移量以及此次的checkpoint的编号写到日志文件的管理信息中。

刷脏页

在checkpoint过程中，InnoDB会触发刷脏页操作，将Buffer Pool中的脏页刷新到磁盘。

总结

Redo日志是InnoDB存储引擎的一个重要特性，它保证了数据库的持久性。通过深入理解Redo日志的工作原理和格式，我们可以更好地优化数据库性能，提高事务的效率。