文件模型

IO Thread
在InnoDB中使用了大量的AIO（Async IO）来做读写处理，这样可以极大提高数据库的性能。在InnoDB1.0版本之前共有4个IO Thread，分别是write，read，insert buffer和log thread，后来版本将read thread和write thread分别增大到了4个，一共有10个了。

read thread ： 负责读取操作，将数据从磁盘加载到缓存page页。4个
write thread：负责写操作，将缓存脏页刷新到磁盘。4个

log thread：负责将日志缓冲区内容刷新到磁盘。1个

insert buffer thread ：负责将写缓冲内容刷新到磁盘。1个

Purge Thread
事务提交之后，其使用的undo日志将不再需要，因此需要Purge Thread回收已经分配的undo页。
show variables like ‘%innodb_purge_threads%’;

Page Cleaner Thread
作用是将脏数据刷新到磁盘，脏数据刷盘后相应的redo log也就可以覆盖，即可以同步数据，又能达到redo log循环使用的目的。会调用write thread线程处理。
show variables like ‘%innodb_page_cleaners%’;

Master Thread
Master thread是InnoDB的主线程，负责调度其他各线程，优先级最高。作用是将缓冲池中的数据异步刷新到磁盘 ，保证数据的一致性。包含：脏页的刷新（page cleaner thread）、undo页回收（purge thread）、redo日志刷新（log thread）、合并写缓冲等。内部有两个主处理，分别是每隔1秒和10秒处理。
每1秒的操作：

刷新日志缓冲区，刷到磁盘
合并写缓冲区数据，根据IO读写压力来决定是否操作
刷新脏页数据到磁盘，根据脏页比例达到75%才操作（innodb_max_dirty_pages_pct，innodb_io_capacity）
每10秒的操作：

刷新脏页数据到磁盘

合并写缓冲区数据

刷新日志缓冲区

删除无用的undo页

Undo Log
Undo Log介绍
  Undo： 意为撤销或取消，以撤销操作为目的，返回指定某个状态的操作。

  Undo Log： 数据库事务开始之前，会将要修改的记录存放到 Undo 日志里，当事务回滚时或者数据库崩溃时，可以利用 Undo 日志，撤销未提交事务对数据库产生的影响。

  Undo Log产生和销毁： Undo Log在事务开始前产生；事务在提交时，并不会立刻删除undolog，innodb会将该事务对应的undo log放入到删除列表中，后面会通过后台线程purge thread进行回收处理。Undo Log属于逻辑日志，记录一个变化过程。例如执行一个delete，undolog会记录一个insert；执行一个update，undolog会记录一个相反的update。
  
  Undo Log存储： undo log采用段的方式管理和记录。在innodb数据文件中包含一种rollbacksegment回滚段，内部包含1024个undo log segment。可以通过下面一组参数来控制Undo log存储。

show variables like ‘%innodb_undo%’;

innodb_undo_logs,128 128 日志文件大小128k
innodb_undo_tablespaces,0 0表示使用系统表空间 大于0表示使用独立表空间，2表示可以存储两个文件

3.5.2 Undo Log作用
实现事务的原子性
Undo Log 是为了实现事务的原子性而出现的产物。事务处理过程中，如果出现了错误或者用户执行了 ROLLBACK 语句，MySQL 可以利用 Undo Log 中的备份将数据恢复到事务开始之前的状态。

实现多版本并发控制（MVCC）
Undo Log 在 MySQL InnoDB 存储引擎中用来实现多版本并发控制。事务未提交之前，Undo Log保存了未提交之前的版本数据，Undo Log 中的数据可作为数据旧版本快照供其他并发事务进行快照读。

事务A手动开启事务，执行更新操作，首先会把更新命中的数据备份到 Undo Buffer 中。
事务B手动开启事务，执行查询操作，会读取 Undo 日志数据返回，进行快照读

Redo Log和Binlog
Redo Log和Binlog是MySQL日志系统中非常重要的两种机制，也有很多相似之处，下面介绍下两者细节和区别。

Redo Log日志
Redo Log介绍
Redo： 顾名思义就是重做。以恢复操作为目的，在数据库发生意外时重现操作。

Redo Log： 指事务中修改的任何数据，将最新的数据备份存储的位置（Redo Log），被称为重做日志。

Redo Log 的生成和释放： 随着事务操作的执行，就会生成Redo Log，在事务提交时会将产生Redo Log写入Log Buffer，并不是随着事务的提交就立刻写入磁盘文件。等事务操作的脏页写入到磁盘之后，Redo Log 的使命也就完成了，Redo Log占用的空间就可以重用（被覆盖写入）。

Redo Log工作原理
Redo Log 是为了实现事务的持久性而出现的产物。防止在发生故障的时间点，尚有脏页未写入表的 IBD 文件中，在重启 MySQL 服务的时候，根据 Redo Log 进行重做，从而达到事务的未入磁盘数据进行持久化这一特性。

write pos 是当前记录的位置，一边写一边后移，写到最后一个文件末尾后就回到 0 号文件开头；

checkpoint 是当前要擦除的位置，也是往后推移并且循环的，擦除记录前要把记录更新到数据文件；

write pos 和 checkpoint 之间还空着的部分，可以用来记录新的操作。如果 write pos 追上checkpoint，表示写满，这时候不能再执行新的更新，得停下来先擦掉一些记录，把 checkpoint推进一下。

Redo Log相关配置参数
每个InnoDB存储引擎至少有1个重做日志文件组（group），每个文件组至少有2个重做日志文件，默认为ib_logfile0和ib_logfile1。可以通过下面一组参数控制Redo Log存储：
show variables like ‘%innodb_log%’;

Redo Buffer 持久化到 Redo Log 的策略，可通过 Innodb_flush_log_at_trx_commit 设置：

0：每秒提交 Redo buffer ->OS cache -> flush cache to disk，可能丢失一秒内的事务数据。由后台Master线程每隔 1秒执行一次操作，事务提交先到redobuffer，再由master线程一秒刷一次。

1（默认值）：每次事务提交执行 Redo Buffer -> OS cache -> flush cache to disk，最安全，性能最差的方式。

2：每次事务提交执行 Redo Buffer -> OS cache，然后由后台Master线程再每隔1秒执行OScache -> flush cache to disk 的操作，每次事务执行的时候会直接提从redobuffer提交OScache中，后续再由master线程执行flush。

一般建议选择取值2，因为 MySQL 挂了数据没有损失，整个服务器挂了才会损失1秒的事务提交数据。

Binlog日志
Binlog记录模式
Redo Log 是属于InnoDB引擎所特有的日志，而MySQL Server也有自己的日志，即 Binarylog（二进制日志），简称Binlog。Binlog是记录所有数据库表结构变更以及表数据修改的二进制日志，不会记录SELECT和SHOW这类操作。Binlog日志是以事件形式记录，还包含语句所执行的消耗时间。开启Binlog日志有以下两个最重要的使用场景。

主从复制：在主库中开启Binlog功能，这样主库就可以把Binlog传递给从库，从库拿到Binlog后实现数据恢复达到主从数据一致性。

数据恢复：通过mysqlbinlog工具来恢复数据。

Binlog文件名默认为“主机名_binlog-序列号”格式，例如oak_binlog-000001，也可以在配置文件中指定名称。文件记录模式有STATEMENTROW和MIXED三种，具体含义如下。

ROW（row-based replication, RBR）：日志中会记录每一行数据被修改的情况，然后在slave端对相同的数据进行修改。
优点：能清楚记录每一个行数据的修改细节，能完全实现主从数据同步和数据的恢复。
缺点：批量操作，会产生大量的日志，尤其是alter table会让日志暴涨。

STATMENT（statement-based replication, SBR）：每一条被修改数据的SQL都会记录到master的Binlog中，slave在复制的时候SQL进程会解析成和原来master端执行过的相同的SQL再次执行。简称SQL语句复制。
优点：日志量小，减少磁盘IO，提升存储和恢复速度
缺点：在某些情况下会导致主从数据不一致，比如last_insert_id()、now()等函数。

MIXED（mixed-based replication, MBR）：以上两种模式的混合使用，一般会使用
STATEMENT模式保存binlog，对于STATEMENT模式无法复制的操作使用ROW模式保存binlog，MySQL会根据执行的SQL语句选择写入模式。

Binlog文件结构
MySQL的binlog文件中记录的是对数据库的各种修改操作，用来表示修改操作的数据结构是Logevent。不同的修改操作对应的不同的log event。比较常用的log event有：Query event、Rowevent、Xid event等。binlog文件的内容就是各种Log event的集合。

Binlog写入机制
根据记录模式和操作触发event事件生成log event（事件触发执行机制）

将事务执行过程中产生log event写入缓冲区，每个事务线程都有一个缓冲区Log Event保存在一个binlog_cache_mngr数据结构中，在该结构中有两个缓冲区，一个是stmt_cache，用于存放不支持事务的信息；另一个是trx_cache，用于存放支持事务的信息。

事务在提交阶段会将产生的log event写入到外部binlog文件中。不同事务以串行方式将log event写入binlog文件中，所以一个事务包含的log event信息在binlog文件中是连续的，中间不会插入其他事务的log event。

show variables like ‘Innodb_flush_log_at_trx_commit’;
Binlog文件操作
Binlog状态查看

show variables like ‘%log_bin%’;
开启Binlog功能

set global log_bin=mysqllogbin
[2021-07-09 21:03:08] [HY000][1238] Variable ‘log_bin’ is a read only variable
需要修改my.cnf或my.ini配置文件，在[mysqld]下面增加log_bin=mysql_bin_log，重启MySQL服务。

#log-bin=ON

#log-bin-basename=mysqlbinlog

binlog-format=ROW

log-bin=mysqlbinlog  #这里等于上面注释掉的两行 使用show binlog events命令

show binary logs; //等价于show master logs;
show master status;
show binlog events;
show binlog events in ‘mysqlbinlog.000001’;
使用mysqlbinlog 命令

mysqlbinlog “文件名”
mysqlbinlog “文件名” > “test.sql”
* 使用 binlog 恢复数据
shell
//按指定时间恢复
mysqlbinlog –start-datetime=”2020-04-25 18:00:00” –stopdatetime=”2020-04-26 00:00:00” mysqlbinlog.000002 | mysql -uroot -p1234
//按事件位置号恢复
mysqlbinlog –start-position=154 –stop-position=957 mysqlbinlog.000002| mysql -uroot -p1234
mysqldump：定期全部备份数据库数据。mysqlbinlog可以做增量备份和恢复操作。

删除Binlog文件

purge binary logs to ‘mysqlbinlog.000001’; //删除指定文件
purge binary logs before ‘2020-04-28 00:00:00’; //删除指定时间之前的文件
reset master; //清除所有文件
可以通过设置expire_logs_days参数来启动自动清理功能。默认值为0表示没启用。设置为1表示超出1天binlog文件会自动删除掉。

Redo Log和Binlog区别
Redo Log是属于InnoDB引擎功能，Binlog是属于MySQL Server自带功能，并且是以二进制文件记录。

Redo Log属于物理日志，记录该数据页更新状态内容，Binlog是逻辑日志，记录更新过程。

Redo Log日志是循环写，日志空间大小是固定，Binlog是追加写入，写完一个写下一个，不会覆盖使用。

Redo Log作为服务器异常宕机后事务数据自动恢复使用，Binlog可以作为主从复制和数据恢复使用。Binlog没有自动crash-safe能力。

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