MySQL日志15连问

捡田螺的小男孩 2021-09-15 10:09:14
java 面试 后端


前言

大家好,我是捡田螺的小男孩。金九银十已经来了,整理了15道经典MySQL日志面试题,希望对大家有帮助。

  • 公众号: 捡田螺的小男孩

1. redo log是什么? 为什么需要redo log?

redo log 是什么呢?

  • redo log 是重做日志
  • 它记录了数据页上的改动。
  • 它指事务中修改了的数据,将会备份存储。
  • 发生数据库服务器宕机、或者脏页未写入磁盘,可以通过redo log恢复。
  • 它是Innodb存储引擎独有的

为什么需要 redo log?

  • redo log主要用于MySQL异常重启后的一种数据恢复手段,确保了数据的一致性。
  • 其实是为了配合MySQL的WAL机制。因为MySQL进行更新操作,为了能够快速响应,所以采用了异步写回磁盘的技术,写入内存后就返回。但是这样,会存在crash后内存数据丢失的隐患,而redo log具备crash safe的能力。

2. 什么是WAL技术, 好处是什么.

  • WAL,中文全称是Write-Ahead Logging,它的关键点就是日志先写内存,再写磁盘。MySQL执行更新操作后,在真正把数据写入到磁盘前,先记录日志
  • 好处是不用每一次操作都实时把数据写盘,就算crash后也可以通过redo log恢复,所以能够实现快速响应SQL语句。

3. redo log的写入方式

redo log包括两部分内容,分别是内存中的日志缓冲(redo log buffer)和磁盘上的日志文件(redo log file)。

mysql每执行一条DML语句,会先把记录写入redo log buffer ,后续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WAL

在计算机操作系统中,用户空间(user space)下的缓冲区数据,一般是无法直接写入磁盘的,必须经过操作系统内核空间缓冲区(即OS Buffer)。

  • 日志最开始会写入位于存储引擎Innodb的redo log buffer,这个是在用户空间完成的。
  • 然后再将日志保存到操作系统内核空间的缓冲区(OS buffer)中。
  • 最后,通过系统调用fsync(),从OS buffer写入到磁盘上的redo log file中,完成写入操作。这个写入磁盘的操作,就叫做刷盘

我们可以发现,redo log buffer写入到redo log file,是经过OS buffer中转的。其实可以通过参数innodb_flush_log_at_trx_commit进行配置,参数值含义如下:

  • 0:称为延迟写,事务提交时不会将redo log buffer中日志写入到OS buffer,而是每秒写入OS buffer并调用写入到redo log file中。
  • 1:称为实时写,实时刷”,事务每次提交都会将redo log buffer中的日志写入OS buffer并保存到redo log file中。
  • 2: 称为实时写,延迟刷。每次事务提交写入到OS buffer,然后是每秒将日志写入到redo log file。

4. Redo log的执行流程

我们来看下Redo log的执行流程,假设执行的SQL如下:

update T set a =1 where id =666
复制代码

Redo log的执行流程

  1. MySQL客户端将请求语句update T set a =1 where id =666,发往MySQL Server层。
  2. MySQL Server 层接收到SQL请求后,对其进行分析、优化、执行等处理工作,将生成的SQL执行计划发到InnoDb存储引擎层执行。
  3. InnoDb存储引擎层将a修改为1的这个操作记录到内存中。
  4. 记录到内存以后会修改redo log 的记录,会在添加一行记录,其内容是需要在哪个数据页上做什么修改
  5. 此后,将事务的状态设置为prepare ,说明已经准备好提交事务了。
  6. 等到MySQL Server层处理完事务以后,会将事务的状态设置为commit,也就是提交该事务。
  7. 在收到事务提交的请求以后,redo log会把刚才写入内存中的操作记录写入到磁盘中,从而完成整个日志的记录过程。

5. redo log 为什么可以保证crash safe机制呢?

  • 因为redo log每次更新操作完成后,就一定会写入的,如果写入失败,说明此次操作失败,事务也不可能提交。
  • redo log内部结构是基于页的,记录了这个页的字段值变化,只要crash后读取redo log进行重放,就可以恢复数据。

6. binlog的概念是什么, 起到什么作用, 可以保证crash-safe吗?

  • bin log是归档日志,属于MySQL Server层的日志。可以实现主从复制数据恢复两个作用。
  • 当需要恢复数据时,可以取出某个时间范围内的bin log进行重放恢复。
  • 但是bin log不可以做crash safe,因为crash之前,bin log可能没有写入完全MySQL就挂了。所以需要配合redo log才可以进行crash safe。

7. binlog和redolog的不同点有哪些?

8. 执行器和innoDB在执行update语句时候的流程是什么样的?

  • 执行器在优化器选择了索引后,会调用InnoDB读接口,读取要更新的行到内存中
  • 执行SQL操作后,更新到内存,然后写redo log,写bin log,此时即为完成。
  • 后续InnoDB会在合适的时候把此次操作的结果写回到磁盘。

9. 如果数据库误操作, 如何执行数据恢复?

数据库在某个时候误操作,就可以找到距离误操作最近的时间节点的bin log,重放到临时数据库里,然后选择误删的数据节点,恢复到线上数据库。

10. binlog日志三种格式

binlog日志有三种格式

  • Statement:基于SQL语句的复制((statement-based replication,SBR))
  • Row:基于行的复制。(row-based replication,RBR)
  • Mixed:混合模式复制。(mixed-based replication,MBR)

Statement格式

每一条会修改数据的sql都会记录在binlog中

  • 优点:不需要记录每一行的变化,减少了binlog日志量,节约了IO,提高性能。
  • 缺点:由于记录的只是执行语句,为了这些语句能在备库上正确运行,还必须记录每条语句在执行的时候的一些相关信息,以保证所有语句能在备库得到和在主库端执行时候相同的结果。

Row格式

不记录sql语句上下文相关信息,仅保存哪条记录被修改。

  • 优点:binlog中可以不记录执行的sql语句的上下文相关的信息,仅需要记录那一条记录被修改成什么了。所以rowlevel的日志内容会非常清楚的记录下每一行数据修改的细节。不会出现某些特定情况下的存储过程、或function、或trigger的调用和触发无法被正确复制的问题。
  • 缺点:可能会产生大量的日志内容。

Mixed格式

实际上就是Statement与Row的结合。一般的语句修改使用statment格式保存binlog,如一些函数,statement无法完成主从复制的操作,则采用row格式保存binlog,MySQL会根据执行的每一条具体的sql语句来区分对待记录的日志形式

11. 什么是MySQL两阶段提交, 为什么需要两阶段提交?

其实所谓的两阶段就是把一个事务分成两个阶段来提交。

两阶段提交

两阶段提交主要有三步曲:

  1. redo log在写入后,进入prepare状态
  2. 执行器写入bin log
  3. 进入commit状态,事务可以提交。

为什么需要两阶段提交呢?

  • 如果不用两阶段提交的话,可能会出现这样情况:bin log写入之前,机器crash导致需要重启。重启后redo log继续重放crash之前的操作,而当bin log后续需要作为备份恢复时,会出现数据不一致的情况。
  • 如果是bin log commit之前crash,那么重启后,发现redo log是prepare状态且bin log完整(bin log写入成功后,redo log会有bin log的标记),就会自动commit,让存储引擎提交事务。
  • 两阶段提交就是为了保证redo log和binlog数据的安全一致性。只有在这两个日志文件逻辑上高度一致了。你才能放心的使用redo log帮你将数据库中的状态恢复成crash之前的状态,使用binlog实现数据备份、恢复、以及主从复制。

12. 如果不是两阶段提交, 先写redo log和先写bin log两种情况各会遇到什么问题?

  • 先写redo log,crash后bin log备份恢复时少了一次更新,与当前数据不一致。
  • 先写bin log,crash后,由于redo log没写入,事务无效,所以后续bin log备份恢复时,数据不一致。

13. binlog刷盘机制

所有未提交的事务产生的binlog,都会被先记录到binlog的缓存中。等该事务提交时,再将缓存中的数据写入binlog日志文件中。缓存的大小由参数binlog_chache_size控制。

binlog什么时候刷新到磁盘呢?由参数sync_binlog控制

  • sync_binlog为0时,表示MySQL不控制binlog的刷新,而是由系统自行判断何时写入磁盘。选这种策略,一旦操作系统宕机,缓存中的binlog就会丢失。
  • sync_binlog为N时,每N个事务,才会将binlog写入磁盘。。
  • sync_binlog为1时,则表示每次commit,都将binlog 写入磁盘。

来看一个比较完整的流程图吧:

14.undo log 是什么?它有什么用

  • undo log 叫做回滚日志,用于记录数据被修改前的信息。
  • 它跟redo log重做日志所记录的相反,重做日志记录数据被修改后的信息。undo log主要记录的是数据的逻辑变化,为了在发生错误时回滚之前的操作,需要将之前的操作都记录下来,这样发生错误时才可以回滚。

15. 说说Redo log的记录方式

redo log的大小是固定。它采用循环写的方式记录,当写到结尾时,会回到开头循环写日志。如下图(图片来源网络):

redo log 循环写入

redo log buffer(内存中)是由首尾相连的四个文件组成的,它们分别是:ib_logfile_1、ib_logfile_2、ib_logfile_3、ib_logfile_4。

  • write pos表示当前写入记录位置(写入磁盘的数据页的逻辑序列位置)
  • check point表示刷盘(写入磁盘)后对应的位置。
  • write pos到check point之间的部分用来记录新日志,也就是留给新记录的空间。
  • check point到write pos之间是待刷盘的记录,如果不刷盘会被新记录覆盖。

有了 redo log,当数据库发生宕机重启后,可通过 redo log将未落盘的数据(check point之后的数据)恢复,保证已经提交的事务记录不会丢失,这种能力称为crash-safe

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