mysql 日志

redolog 和 binlog保持一致性：

浅析innodb_support_xa与innodb_flush_log_at_trx_commit

 

    很久以前对innodb_support_xa存在一点误解，当初一直认为innodb_support_xa只控制外部xa事务，内部的xa事务是 mysql内部进行控制，无法人为干预（这里说的内部xa事务主要是指binlog与innodb的redo log保持一致性所采用的内部xa事务）。直到前阵子在微博上看到有人讨论mysql数据安全时才仔细去手册上查看了关于innodb_support_xa的解释，这几天又与同事再次讨论了这个问题，于是想着还是将其记录下来。先看官方手册上对innodb_support_xa的解释：

“EnablesInnoDBsupport for two-phase commit in XA transactions, causing an extra disk flush for transaction preparation. This set-ting is the default. The XA mechanism is used internally and is essential for any server that has its binary log turned on and is accepting changes to its data from more than one thread. If you turn it off, transactions can be written to the binary log in a different order from the one in which the live database is committing them. This can produce different data when the binary log is replayed in disaster recovery or on a replication slave. Do not turn it off on a replication master server unless you have an unusual setup where only one thread is able to change data.”

从官方解释来看，innodb_support_xa的作用是分两类：第一，支持多实例分布式事务（外部xa事务），这个一般在分布式 数据库环境中用得较多。第二，支持内部xa事务，说白了也就是说支持binlog与innodb redo log之间数据一致性。今天的重点是讨论第二类内部xa事务。

        首先我们需要明白为什么需要保持binlog与redo log之间数据一致性，这里分两个方面来解释：

第一，保证binlog里面存在的事务一定在redo log里面存在，也就是binlog里不会比redo log多事务（可以少，因为redo log里面记录的事务可能有部分没有commit，这些事务最终可能会被rollback）。先来看这样一个场景（后面的场景都是假设binlog开启）：在一个AB复制环境下主库crash，然后进行crash recovery，此时如果binlog里面的的事务信息与redo log里面的信息不一致，那么就会出现主库利用redo log进行恢复后，然后binlog部分的内容复制到从库去，然后出现主从数据不一致状态。所以需要保证binlog与redo log两者事务一致性。

第二，保证binlog里面事务顺序与redo log事务顺序一致性。这也是很重要的一点，假设两者记录的事务顺序不一致，那么会出现类似于主库事务执行的顺序是ta, tb, tc,td，但是binlog里面记录的是ta,tc, tb, td，binlog复制到从库后导致主从的数据不一致。当然也由于当初蹩脚的设计导致BGC被打破，这里就不详说了。

        为了达到上面说的两点，mysql是怎么来实现的呢？没错，答案是内部xa事务（核心是2pc）。现在mysql内部一个处理流程大概是这样：

1. prepare ，然后将redo log持久化到磁盘

2. 如果前面prepare成功，那么再继续将事务日志持久化到binlog

3. 如果前面成功，那么在redo log里面写上一个commit记录

那么假如在进行着三步时又任何一步失败，crash recovery是怎么进行的呢? 此时会先从redo log将最近一个检查点开始的事务读出来，然后参考binlog里面的事务进行恢复。如果是在1 crash，那么自然整个事务都回滚；如果是在2 crash，那么也会整个事务回滚；如果是在3 crash（仅仅是commit记录没写成功），那么没有关系因为2中已经记录了此次事务的binlog，所以将这个进行commit。所以总结起来就是redo log里凡是prepare成功，但commit失败的事务都会先去binlog查找判断其是否存在（通过XID进行判断，是不是经常在binlog里面看到Xid=xxxx？这就是xa事务id），如果有则将这个事务commit，否则rollback。

        在这三个步骤中因为持久化需求每一步都需要fsync，但是如果真的每一步都需要fsync，那么sync_binlog与innodb_flush_log_at_trx_commit两个参数的意义又在哪？这里还没理得很清楚，希望自己以后补上来或是谁帮忙解答一下。

        前面已经解释完了通过内部xa事务来保证binlog里记录的事务不会比redo log多(也可以间接的理解为binlog一定只记录提交事务)，这么做的原因是为了crash recovery后主从保持一致性。接下来解释目前是怎么来保证binlog与redo log之间顺序一致的。

        为什么要保证binlog里事务与redo log里事务顺序一致性原因前面已经解释过。为了保证这一点带来的问题相信了解过BGC的朋友都知道----臭名昭著的prepare_commit_mutex，没错就是它导致了正常情况下无法实现BGC，原理是什么？在每次进行xa事务时，在prepare阶段事务先拿到一个全局的prepare_commit_mutex， 然后执行前面说的持久化(fsync)redo log与binlog，然后等fsync完了之后再释放prepare_commit_mutex，这样相当于串行化的效果虽然保证了binlog与redo log之间顺序一致性，但是却导致每个事务都需要一个fsync操作，而大家都知道在一次持久化的过程中代价最大的操作就是fsync了，而想write()这些不落地的操作代价相对来说就很小。所以BGC得核心在于很多事务需要的fsync合并成一个fsync去做。

         说了这么多就只为了解释innodb_support_xa=1的价值在哪，但是刚才也说了由于xa事务中需要多次fsync，所以开启后会对性能有一定影响。从percona博客上看到06年他们测试时开启后tps下降一半，但是我实际用mysql-5.5.12+sysbench-0.5+10块SAS（raid 10）测试结果性能下面没那么明显。在oltp模式下tps几乎没差别，不过它默认读写比例是4:1，后来换成纯update测试，开始xa事务性能下降也仅仅是5%左右，没有传说中那么大的差别。所以我怀疑可能的原因有两个：第一，现在的mysql性能相对于06有了较大提升；第二，我测试的机器较好(10块SAS盘做raid10)，这样即使开启了xa事务，需要较多的fsync，但是由于存储方面能抗住，所以没有体现出太大的劣势。

        接下来顺便谈一下innodb_flush_log_at_trx_commit意义以及合理设置。innodb_flush_log_at_trx_commit有0、1、2三个值分别代表不同的使redo log落地策略。0表示每秒进行一次flush，但是每次事务commit不进行任何操作（每秒调用fsync使数据落地到磁盘，不过这里需要注意如果底层存储有cache，比如raid cache，那么这时也不会真正落地，但是由于一般raid卡都带有备用电源，所以一般都认为此时数据是安全的）。1代表每次事务提交都会进行flush，这是最安全的模式。2表示每秒flush，每次事务提交时不flush，而是调用write将redo log buffer里面的redo log刷到os page cache。

        那现在来比较三种策略的优劣势：1由于每次事务commit都会是redo log落地所以是最安全的，但是由于fsync的次数增多导致性能下降比较厉害。0表示每秒flush，每次事务提交不进行任何操作，所以mysql crash或者os crash时会丢失一秒的事务。2相对于0来说了多了每次事务commit时会有一次write操作，此时数据虽然没有落地到磁盘但是只要没有 os crash，即使mysql crash，那么事务是不会丢失的。2相对于0来说会稍微安全一点点。

        所以关于这两个参数，我的建议是主库开始innodb_support_xa=1，从库不开(因为从库一般不会记binlog)，数据一致性还是很重要的。而对于innodb_flush_log_at_trx_commit，除非是对数据很重要，不能丢事务，否则我建议设置成2。我看到有些公司设置成0。其实我个人认为都设置成0了就没有多少理由不设置成2，因为2带来的性能损耗是每个事务一个write操作，write操作的开销相对于fsync还是小很多的，但是这点开销换来了即使mysql挂掉事务依然不会丢的好处。 

redo log落地和与binlog交互流程：

innodb_flush_log_at_trx_commit和sync_binlog是MySQL innodb引擎的两个重要的参数，其中innodb_flush_log_at_trx_commit是将事务日志从innodb log buffer写入到redo log中，sync_binlog是将二进制日志文件刷新到磁盘上。

innodb事务日志redo,binlog逻辑过程如下:
1.事务写入redo log buffer中；
2.将log buffer刷新到redo log中，不过会先写一个TX PREPARE标记；
3.写binlog
4.在redo log中写入TX COMMIT标记；
5.将写binlog成功的标记写入redo log。

参数解析如下： 
innodb_flush_log_at_trx_commit = N： 

N=0    每隔一秒，把事务日志缓存区的数据写到日志文件中，以及把日志文件的数据刷新到磁盘上；
   log buffer 会 每秒写入到日志文件并刷写（flush）到磁盘。但每次事务提交不会有任何影响，也就是 log buffer 的刷写操作和事务提交操作没有关系。在这种情况下，MySQL性能最好，但如果 mysqld 进程崩溃，通常会导致最后 1s 的日志丢失。
   
N=1    每个事务提交时候，把事务日志从缓存区写到日志文件中，并且刷新日志文件的数据到磁盘上； 
    当取值为 1 时，每次事务提交时，log buffer 会被写入到日志文件并刷写到磁盘。这也是默认值。这是最安全的配置，但由于每次事务都需要进行磁盘I/O，所以也最慢。

N=2    每事务提交的时候，把事务日志数据从缓存区写到日志文件中；每隔一秒，刷新一次日志文件，但不一定刷新到磁盘上，而是取决于操作系统的调度； 
    当取值为 2 时，每次事务提交会写入日志文件，但并不会立即刷写到磁盘，日志文件会每秒刷写一次到磁盘。这时如果 mysqld 进程崩溃，由于日志已经写入到系统缓存，所以并不会丢失数据；在操作系统崩溃的情况下，通常会导致最后 1s 的日志丢失。 
上面说到的「最后 1s」并不是绝对的，有的时候会丢失 更多数据。有时候由于调度的问题，每秒刷写（once-per-second flushing）并不能保证 100% 执行。对于一些数据一致性和完整性要求不高的应用，配置为 2 就足够了；如果为了最高性能，可以设置为 0。有些应用，如支付服务，对一致性和完整性要求很高，所以即使最慢，也最好设置为 1. 
      当我们设置为2 的时候，Log Thread 会在我们每次事务结束的时候将数据写入事务日志，但是这里的写入仅仅是调用了文件系统的文件写入操作。而我们的文件系统都是有缓存机制的，所以Log Thread 的这个写入并不能保证内容真的已经写入到物理磁盘上面完成持久化的动作。文件系统什么时候会将缓存中的这个数据同步到物理磁盘文件Log Thread 就完全不知道了。所以，当设置为2 的时候，MySQL Crash 并不会造成数据的丢失，但是OS Crash 或者是主机断电后可能丢失的数据量就完全控制在文件系统上了。各种文件系统对于自己缓存的刷新机制各不一样，大家可以自行参阅相关的手册。 
     
sync_binlog =  N： 

N>0    每向二进制日志文件写入N条SQL或N个事务后，则把二进制日志文件的数据刷新到磁盘上； 
N=0    不主动刷新二进制日志文件的数据到磁盘上，而是由操作系统决定； 

推荐配置组合： 

N=1,1  — 适合数据安全性要求非常高，而且磁盘IO写能力足够支持业务，比如充值消费系统； 
N=1,0  — 适合数据安全性要求高，磁盘IO写能力支持业务不富余，允许备库落后或无复制； 
N=2,0或2,m(0 N=0,0  — 磁盘IO写能力有限，无复制或允许复制延迟稍微长点能接受，例如：日志性登记业务； 
  当两个参数设置为双1的时候，写入性能最差，sync_binlog=N (N>1 ) innodb_flush_log_at_trx_commit=2 时，(在当前模式下)MySQL的写操作才能达到最高性能。 

数据安全性
 
当innodb_flush_log_at_trx_commit和sync_binlog  都为1时是最安全的，在mysqld 服务崩溃或者服务器主机crash的情况下，binary log 只有可能丢失最多一个语句或者一个事务。但是鱼与熊掌不可兼得，都为1会导致频繁的IO操作，因此该模式也是最慢的一种方式。 
当innodb_flush_log_at_trx_commit设置为0，mysqld进程的崩溃会导致上一秒钟所有事务数据的丢失。 
当innodb_flush_log_at_trx_commit设置为2，只有在操作系统崩溃或者系统掉电的情况下，上一秒钟所有事务数据才可能丢失。 

双1适合数据安全性要求非常高，而且磁盘IO写能力足够支持业务，比如订单,交易,充值,支付消费系统。双1模式下，当磁盘IO无法满足业务需求时，推荐的做法是innodb_flush_log_at_trx_commit=2 ，sync_binlog=N (N为500 或1000) 且使用带蓄电池后备电源的缓存cache，防止系统断电异常。

binlog三种日志：

Mysql binlog日志有三种格式，分别为Statement,MiXED,以及ROW！
1.Statement：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。(相比row能节约多少性能与日志量，这个取决于应用的SQL情况，正常同一条记录修改或者插入row格式所产生的日志量还小于Statement产生的日志量，但是考虑到如果带条件的update操作，以及整表删除，alter表等操作，ROW格式会产生大量日志，因此在考虑是否使用ROW格式日志时应该跟据应用的实际情况，其所产生的日志量会增加多少，以及带来的IO性能问题。)
缺点：由于记录的只是执行语句，为了这些语句能在slave上正确运行，因此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slave得到和在master端执行时候相同 的结果。另外mysql 的复制,像一些特定函数功能，slave可与master上要保持一致会有很多相关问题(如sleep()函数， last_insert_id()，以及user-defined functions(udf)会出现问题).
使用以下函数的语句也无法被复制：
* LOAD_FILE()
* UUID()
* USER()
* FOUND_ROWS()
* SYSDATE() (除非启动时启用了 --sysdate-is-now 选项)
同时在INSERT ...SELECT 会产生比 RBR 更多的行级锁
2.Row: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。而且不会出现某些特定情况下的存储过程，或function，以及trigger的调用和触发无法被正确复制的问题
缺点:所有的执行的语句当记录到日志中的时候，都将以每行记录的修改来记录，这样可能会产生大量的日志内容,比如一条update语句，修改多条记录，则binlog中每一条修改都会有记录，这样造成binlog日志量会很大，特别是当执行alter table之类的语句的时候，由于表结构修改，每条记录都发生改变，那么该表每一条记录都会记录到日志中。
3.Mixedlevel: 是以上两种level的混合使用，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，也就是在Statement和Row之间选择一种.新版本的MySQL中队row level模式也被做了优化，并不是所有的修改都会以row level来记录，像遇到表结构变更的时候就会以statement模式来记录。至于update或者delete等修改数据的语句，还是会记录所有行的变更。

[sql]  view plain  copy

1. innodb_flush_log_at_trx_commit  写的是redo log  
2.   
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4. sync_binlog 写的binlog  
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6.   
7. 如果 innodb_flush_log_at_trx_commit的值是0,log buffer 被写出到log 文件 是一秒一次  
8.   
9.   
10. flush 到disk的操作被执行在log 文件上,但是在事务提交的时候什么都不做。  
11.   
12.   
13. 当值是1 的时候(默认的), log buffer 被写入到log file 是每个事务提交的时候,写出到磁盘操作被执行。  
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16.   
17. 当值是2的时候,log buffer 是写出到文件在每次提交的时候,但是flush 到磁盘操作是不执行的。  
18.   
19.   
20. 然而, flush日志发生是一秒一次 当值为2的时候。  
21.   
22.   
23. 注意 一秒一次flush 不是100%强制发生的,由于进程调度原因。  
24.   
25. 默认值1是为了保证完整的ACID, 你可以得到更好的性能通过设置值不为1,  
26.   
27. 但是在系统崩溃的时候，你将会丢失1秒的数据。  
28.   
29. 设为0的话，mysqld进程崩溃的时候，就会丢失最后1秒的事务。  
30.   
31.   
32. 设为2的话,只有当操作系统 crash 或者断电会 丢失最后1秒的事务。  
33.   
34. 然而, InnoDB做 crash 恢复是不受影响的 因此crash recovery 做恢复的时候 会忽略这个值)  
35.   
36. 为最大可能的耐久性和一致性的复制设置 使用了InnoDB 的事务环境  
37.   
38. use innodb_flush_log_at_trx_commit = 1 and sync_binlog = 1  
39.   
40.   
41. 小心：  
42.   
43. 很多的操作系统和一些磁盘硬件欺骗flush-to-disk操作。  
44.   
45. 它们可能告诉mysqld flush已经发生, 尽管它还没有。  
46.   
47. 然后交易的耐久性是不强制的 尽管设置为1, 最坏的情况能corrupt the InnoDB database。  
48.   
49.   
50. 使用电池备份磁盘高速缓存的SCSI 盘控制器或者 在磁盘本身加快文件刷新  
51.   
52.   
53.   
54.   
55. 如果sync_binlog值大于0, MYSQL server 同步它的binary log 到磁盘(使用fdatasync()）  
56.   
57. 在每次sync_binlog 写到binary log.如果自动提交启用,会把每个语句写到binary log里  
58.   
59.   
60. 默认值是0,不是同步写到磁盘的 在这种情况下, server 依赖操作系统来flush binary log的内存  
61.   
62.   
63. 值设为1 是安全的选择,由于crash 你最多丢失一个语句或者事务。然而,那也是最慢的选择