Bin log、Redo log 和 Undo log 的区别，是 MySQL 的高频面试题，大厂校招面试90%会问。

在 MySQL 数据库中，Bin log、Redo log 和 Undo log 都是极为重要的日志文件。

MySQL 实现事务、崩溃恢复、集群的主从复制等，底层都离不开日志，可以说日志是 MySQL 的内核所在。

只有了解 MySQL 日志，才算是彻底搞懂 MySQL。

本文主要探讨 Bin log、Redo log 和 Undo log 的区别。

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1. Bin log、Redo log 和 Undo log 的概述

先来分别了解下它们的基本概念。

1.1 Bin log

Bin log 记录的是逻辑日志，它以追加的方式记录数据库的修改操作，采用二进制格式进行存储。

Bin log  包含了操作语句、或语句集合的原始二进制数据，可以通过解析和回放 Bin log，来重新执行其中的操作。

Bin log  的作用：

• 数据恢复和故障恢复：通过分析和回放 Bin log，可以将数据库恢复到故障发生之前的状态。当数据库发生故障或数据丢失时，可以利用Bin log 进行数据恢复。
• 主从复制：在主从架构中，Bin log 用于同步主数据库的数据变更到从数据库。主数据库将其修改操作记录到 Bin log 中，从数据库通过解析和应用 Bin log 来复制主数据库的数据变更，从而保持主从数据的一致性。
• 数据备份：通过定期备份 Bin log，可以实现对数据库的增量备份。将备份的 Bin log 文件与全量备份结合使用，可以还原数据库到指定的时间点。

示例：

假设我们有一个名为products的商品表，其中包含商品的名称和价格。

现在，我们发现商品价格发生了错误的修改，并且需要通过 Bin log 记录来定位和修复这个问题。

假设商品 ID 为 1 的商品价格，被错误地修改为 2000。

UPDATE products SET price = 2000 WHERE id = 1;

通过查看 Bin log 记录，我们可以定位到这个修改操作，并通过恢复正确的价格来修复数据。

Bin log  的三种日志格式

针对不同的应用场景，Binlog 推出了三种工作模式 Statement、Row、Mixed，以满足对数据库的需求。

这三种模式的选型参考思路：

• 使用 MySQL 特殊功能较少，例如存储过程、触发器、函数等，用 Statement 模式。
• 使用 MySQL 特殊功能较多，用 Mixed 模式。
• 使用 MySQL 特殊功能较多，同时希望数据最大化一致，用 Row 模式。

详见：吃透3大Binlog模式，MySQL数据零丢失

什么时候写入 Bin Log ？

Bin Log 采用预写日志 WAL，即先写日志，再写磁盘。

写入 Bin Log 之后的事务流程：

先写处于 prepare 状态的 Redo Log，事务提交后，再写处于 commit 状态的 Redo Log，即二阶段提交。

那为什么不直接持久化到磁盘呢？

直接写入磁盘会严重影响到性能：

• InnoDB 在磁盘中存储的基本单元是页，可能本次修改只变更一页中几个字节，但是需要刷新整页的数据，就很浪费资源。
• 一个事务可能修改了多页中的数据，页之间又是不连续的，就会产生随机IO，性能更差。

在使用 Bin log 时，需要注意：

• Bin log 的开启和配置：需要确保 Bin log 已经开启，并根据实际需求配置相关参数，如 Bin log 格式、Bin log 大小和保留时间等。
• 定期备份 Bin log ：为了保证数据恢复和故障恢复的能力，需要定期备份 Bin log 文件。

1.2 Redo log

Redo log 以循环写入的方式记录数据库的修改操作，采用固定大小的物理日志文件进行存储。

Redo log 记录了数据库页的物理修改，而非语句级别的逻辑操作。

Redo log 的作用：

• 保证事务的持久性：通过将事务的修改操作记录到 Redo log 中，可以确保在系统故障或崩溃发生时，已提交的事务能够被正确地重新执行，保证数据的一致性。
• 减少磁盘IO操作：Redo log的写入是顺序追加的方式，相比于随机写入数据库文件，它可以减少磁盘IO的操作，提升数据库的性能。
• 数据库恢复和故障恢复：通过分析和应用 Redo log，可以将数据库恢复到故障发生之前的状态。
• 数据库性能优化：合理配置 Redo log 的大小和数量，可以根据系统负载和事务处理量来提升数据库的性能。

示例：

假设用户在下订单后，数据库发生了突然的崩溃，我们可以使用 Redo log 来恢复用户的订单信息。

-- 在事务中创建订单
BEGIN;
INSERT INTO orders (user_id, product_id, quantity) VALUES (1, 100, 2);
COMMIT;

如果数据库发生崩溃，可以使用 Redo log 中的内容重新应用这个事务，恢复用户的订单信息。

啥时候写入 Redo log 呢？

Redo log 同样采用预写日志 WAL 的方式。

在使用 Redo log 时，需要注意：

• Redo log 的大小和数量配置：根据实际需求和系统负载，配置合适的Redo log大小和数量，以确保足够的持久化能力和性能。
• 定期刷写 Redo log ：为了保证已提交的事务能够及时写入磁盘，需要配置合理的 Redo log 刷写策略，以避免数据丢失。
• 监控 Redo log 的使用情况：定期监控 Redo log 的使用情况，以便及时调整配置参数，并确保数据库的可靠性和性能。

1.3 Undo log

Undo log 以逻辑方式记录数据库事务的修改操作，它记录了事务执行过程中旧值的备份，以便在事务回滚或并发控制需要时能够恢复数据。

例如：当我们执行一条 insert 语句时，Undo Log 就记录一条相反的 delete 语句。

Undo log 的作用：

• 事务回滚：在事务执行过程中，如果出现错误或需要回滚操作，Undo log 可以恢复事务执行之前的数据状态，实现事务的回滚操作。
• 并发控制：通过 Undo log 的使用，数据库可以实现并发事务的隔离性和一致性，避免数据读取和写入的冲突。

示例：

假设在用户付款过程中，发现付款金额错误，我们需要回滚事务并使用 Undo log 中记录的旧值来恢复正确的付款金额。

-- 在事务中更新付款金额
BEGIN;
UPDATE payments SET amount = 100.00 WHERE id = 1;
-- 假设发现付款金额错误，需要回滚事务并恢复旧值
ROLLBACK;

通过回滚事务并使用 Undo log 中记录的旧值，我们可以将数据库中的付款金额恢复到事务开始之前的状态，保证数据的一致性。

Undo Log 如何回滚到上一个版本

首先，通过两个隐藏列 trx_id（最近一次提交事务的 ID）和 roll_pointer（上个版本的地址），建立一个版本链。

然后，在事务中读取时生成一个 ReadView（读视图），在  Read Committed 隔离级别下，每次读取都会生成一个读视图，而在 Repeatable Read 隔离级别下，只会在第一次读取时生成一个读视图。

在使用 Undo log 时，需要注意：

• Undo log 的管理和清理：由于 Undo log 会占用存储空间，需要定期清理不再需要的 Undo log，以释放存储空间。
• 配置 Undo log 的大小：根据数据库的并发事务量和数据修改量，合理配置 Undo log 的大小，以确保足够的空间来存储 Undo log 信息。
• 定期备份 Undo log：为了避免数据丢失，定期备份 Undo log 文件，以便在需要恢复数据时使用。

2. Bin log、Redo log 和 Undo log 的区别

三者的区别主要有两点：

2.1 数据记录方式

• Bin log：以二进制格式记录数据库的修改操作。
• Redo log：以固定大小的物理日志文件记录数据库页的物理修改。
• Undo log：以逻辑方式记录事务执行过程中旧值的备份。

2.2 应用场景

• Bin log：用于数据恢复、主从复制、数据审计和数据备份等。
• Redo log：用于保证事务的持久性和故障恢复。
• Undo log：用于事务的回滚和并发控制。

总结

通过本文，我们掌握了 Bin log、Redo log 和 Undo log 的概念、作用及其区别。

Bin log、Redo log 和 Undo log 是 MySQL 中重要的日志机制。

• MySQL InnoDB 引擎使用 Redo log （重做日志）保证事务的持久性。
• 使用 Undo log （回滚日志)）来保证事务的原子性。
• MySQL 数据库的数据备份、主备、主主、主从都离不开 Bin log，需要依靠 Bin log 来同步数据，保证数据一致性。

MySQL 实现事务、崩溃恢复、集群的主从复制等，底层都离不开日志，可以说日志是 MySQL 的内核所在。

只有了解 MySQL 日志，才算是彻底搞懂 MySQL。

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