MySQL中有很多重要的日志，比如redo log和bin log，在数据的增删改都会涉及这两个日志的写入，今天我们来了解下redo log和binlog。
一. redo log（重做日志）
打个比方，现在有个酒馆，阿东是酒馆掌柜，阿东有个粉板来记录客人的赊账和还账，还有个用来记录赊账的账本，那现在如果有个叫张三的客人要赊账，阿东怎么去做？
1. 把账本翻出来，根据张三找到他的赊账记录，并把这次赊的账加上或扣除。
2. 直接记录张三的姓名和赊账金额在粉板上，等打烊或空闲时再去做核算。
如果是第一种，在酒馆忙的时候肯定不行，阿东在客人点菜赊账后还需要去翻出账本去查找赊账人和核算，效率肯定非常低，所以我们可以把耗时的工作放在后面做；所以我们可以用第二种方式，先在粉板上按照顺序记录赊账人的姓名和金额，然后就可以继续接待客人了，等打烊或空闲时再去做核算，省去随机查找赊账账本的时间和核算的时间。
其实MySQL也是同样的道理，赊账或者还账的行为就可以看作是更新数据库的操作，赊账账本就是MySQL磁盘的数据，如果每次更新都直接操作磁盘，就会有很高的查找成本（查找赊账人）和IO成本（核算），所以MySQL就会先更新内存（buffer pool），然后记录到redo log。
那这里你肯定会问，更新的时候更新到内存中等到机器空闲时直接刷盘就可以了，为什么还需要再写redo log呢？
MySQL刷盘确实是从内存中直接刷到磁盘的，但是如果MySQL出现异常宕机或停电了，内存中的数据就丢失了，相当于丢数据了，正常的业务肯定都不能容忍，所以，内存更新后还需要持久化到redo log中，等到异常重启后可以通过redo log恢复内存中还没刷盘的脏页，保证数据的可靠性，对应着阿东的酒馆，如果阿东只是在脑子里（内存）记着，时间长可能会忘记（这个可以看作crash），所以需要通过粉板的记录来恢复记忆（恢复内存数据）。
有了redo log，InnoDB（这里说一下，redo log是innodb引擎特有的）就可以保证出数据也不会丢失，这种能力叫做crash-safe。
那如果赊账的人太多，阿东的赊账粉板写不下了怎么办？
如果粉板写不下了，阿东只能停下手中的事情，去将一部分的粉板内容核算到账本上，然后擦掉粉板上核算完的内容，为新的赊账腾出空间。
正所谓技术来源于生活，InnoDB也是这么做的，redo log的大小是固定的，但是也是可配置的，比如配置一组四个文件，每个文件一个G，就可以存放4GB的内容，文件类似下面环形：
（图片出自著名腾讯数据库负责人林晓斌老师）
write pos是当前记录的位置，从0号文件开始写，边写边往后移动，直到写到3号文件末尾，再写就写到0号文件开头，check point是当前擦除的位置，也是和write pos一样循环往后移动，check point擦除记录前需要把内存中的脏页刷盘，所以图中write pos和check point中绿色的空间就是可写的空间，如果write pos写到check point的位置，就代表需要停下来刷个盘，check point的位置也会往前移，这样就又有可写空间了，类似滑动窗口算法的思想。
上述擦除脏页刷盘的操作我们叫做flush。flush操作需要停下写redo log的操作去刷盘肯定会导致语句响应变慢的，那除了redo log文件没空间还有哪些情况会导致flush呢？
在此之前我们先了解下buffer pool的一些概念：
InnoDB用缓冲池（buffer pool）来管理内存，内存中的数据都是以页（16kb）的形式进行管理，缓存池中的内存页有三种状态：
第一种，还没有使用的空闲页。
2. 第二种，使用了并且是干净页（干净页就是内存数据写入磁盘后，内存页的数据和磁盘上的数据页内容一致）。
3. 第三种，使用了并且是脏页（脏页就是内存数据还未写入磁盘，内存页的数据和磁盘上的数据页内容不一致）。
下面我们来看下哪些情况会导致flush：
1. 内存不足
内存不足时，当需要新的内存页时，就需要淘汰掉一部分内存页，如果淘汰的是脏页，就需要先flush再淘汰。
2. 系统空闲时
MySQL会监控的系统的读写qps，当mysql认为系统空闲时就会去flush。
3. Mysql的正常关闭
MySQL正常关闭时会把内存中的脏页都flush进磁盘。
所以redo log的作用就是来防止数据库崩溃内存脏页丢失的。
二. binlog（归档日志）
MySQL更新时会写redo log，同样会涉及到另一个重要日志的更新 - binlog。
binlog在MySQL中的地位非常重要的，作用也非常多：
主从同步就是根据从库消费的binlog增量来进行同步的；
2. 可以用bin log来恢复误删除的数据。
MySQL其实整体分为两块，server层和引擎层，上面我们说的redo log其实是InnoDB引擎特有的日志，而binlog是server层面的日志，是所有引擎共享的。
redo log和binlog 有什么区别？
实现不同：redo log是InnoDB引擎特有的，binlog是server层面的，所有引擎都可以使用。
2. 内容不同：redo log记录的是物理日志，记录的是在某个数据页上修改了什么内容（MySQL内存中的数据都是以页为单位进行存储）；binlog是逻辑日志，记录的是sql语句的原始逻辑（binlog记录的内容有两种模式，下面详细讲下）。
3. 大小不同：redo log是循环写且大小固定，bin log是追加写，没有大小限制，一个文件写满就新写一个文件。
binlog有哪几种格式？
binlog的格式有三种：statement，row，mixed（statement和row模式的结合）。
看binlog格式的命令：
show variables like "binlog_format";
innoDB默认是row格式：
statement模式下的binlog存就是sql语句；
row模式下的新增和删除会记录操作数据的id，更新会记录更新前和更新后的数据。
一般生产环境用的都是row模式，为啥不用statement模式呢，用statement模式下同样的sql所占文件更小啊？
statement模式在主从同步的时候会出现主从数据不一致的问题的，比如下面这个语句：
-- 表t，a和b都为普通索引字段delete from t where a > 3 and b < 40 limit 1;
假如在主库执行时走的是索引a，删除的是a索引树上从左往右大于3并且满足b<40的第一个数据，并将binlog二进制数据发给从库，从库解析成statement格式语句并执行（中间还有relay log的步骤先暂时省略），这时有可能又走到索引b上，删除索引树上从右往左小于40并满足a>3的第一个数据，这两个数据基本上不可能是同一个，所以就会造成主从库的数据不一致。
如果用row模式的话，刚才说了，row模式下的所有操作都会带有id，所以就不会因为mysql优化器选错索引导致主从库不一致了，所以一般我们都会去设置binlog为row模式。
三. redo log和binlog的一致性
redo log两阶段提交
介绍完redo log和bin log后，你是否会有这样一个问题：如果要写操作要操作redo log和binlog两个日志，那怎么保证这两个日志的一致性呢？
redo log使用两阶段提交来保证redo log和binlog的一致性。
update t set a = 2 where id = 1;
就上面这个更新语句我们来看一下redo log的两阶段提交是怎么做的：
我们看到写redo log是先写prepare状态，接着去写binlog，最后再写redo log的commit状态事务的提交就算完成了。
我们来分析下在不同时间点机器crash了，redo log的两阶段是怎么保证redo log和binlog的一致性的。
时刻1和时刻2我们一起说下，当在时刻1或时刻2时mysql宕机了，重启后发现redolog中只有prepare状态没有commit，会根据对应事务id去binlog里（在binlog中还会记录事务commit和XID）查找该事务是否完整，如果完整就写redo log commit状态，不完整就回滚事务。
时刻3发现redo log commit完整，就不用去判断binlog，直接完成事务的最终提交。
这样的逻辑就会保证mysql在不同时刻宕机都能保证redo log和binlog的一致性。
这个时候你肯定会想，这么麻烦为什么不直接就用binlog来恢复异常重启后内存中丢失的脏页呢？
其实这里面是有很多原因的，有个历史原因：以前MySQL是没有InnoDB引擎的，所以也没有redo log，是后面以插件的形式加入MySQL，之前binlog的定位一直就是备份冗余和主从同步，要做成redo log的功能就需要改很多东西，比如binlog没有redo log中的标记flush的check point指针所以恢复数据时无法定位到具体位置；还有一个物理原因，redo log记录的是物理日志，就是解析后的sql语句，是直接操作内存数据页面的，重启恢复数据的速度也会比binlog快很多。
四. redo log和bin log的写入机制
尽管redo log和binlog是顺序写，但是也不是直接落盘的，它们也是先写到各自的buffer中，然后会去write到文件系统的page cache中（这个操作你可以理解写到操作系统的缓存中，没有落盘），最终调用fsync才算最终落盘。
binlog的write和fsync的时机是由sync_binlog控制的：
1. sync_binlog = 0时，表示每次提交事务只write，不fsync；
2. sync_binlog = 1时，表示每次提交事务都会fsync；
3. sync_binlog = N（N>1）时，表示每次提交都write，但是积累N个事务后才fsync。
这一块的知识请教过公司的DBA大佬
，设置0的时候，只有操作系统的后台线程定时去fsync，丢失的日志数量不可控；1是最安全的，每次提交都会fsync，但也是性能最差的，因为每次都要写盘；所以就要看业务能接受多少数据量的丢失，我们线上设置的是200，其实我理解就是一个取舍，如果想要数据不丢失就要舍掉一部分性能。
而redo log的写入机制是innodb_flush_log_at_trx_commit配置控制的：
设置为0的时候，表示每次事务提交时都只是把redo log 留在redo log buffer 中；
2. 设置为1的时候，表示每次事务提交时都fsync；
3. 设置为2的时候，表示每次事务提交时都write。
在InnoDB后台也有一个线程每隔1s去清redo log buffer，去write到文件系统并fsync落盘。设置0的话肯定是不可控的丢失redo log量的，设置1的话也是和binlog类似每次提交事务都fsync吞吐量不行的，所以我们线上都会选择设置2。
其实redo log和bin log的写入还是看取舍，如果你们的业务非常敏感，一点数据都不能丢，那就设置sync_binlog和innodb_flush_log_at_trx_commit为“双一”，自然会牺牲性能；想要性能或者遇到io瓶颈的话，可以尝试sync_binlog设置100～1000，innodb_flush_log_at_trx_commit设置2。
ps：redo log和bin log的写入还有组提交的优化，就是类似合并请求的思想，大家感兴趣可以私下去了解下。
五. 总结：
今天我们了解了重做日志redo log和bin log的作用、原理和区别、flush的时机、redo log和binlog怎么保证一致性，以及它们的写入机制等。后面会讲下mysql的事务以及锁，大家想了解哪方面的知识可以私信我。
如果觉得文章不错可以给个关注和赞。
参考书籍及文章：
1. 《MySQL实战45讲》 作者：林晓斌
2. 《深入理解MySQL核心技术》 作者：Sasha Pachev
