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InnoDB的log写入策略及主从同步 [复制链接]

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发表于 2011-06-22 16:54 |显示全部楼层
ib_logfile是InnoDB的事务日志文件。ib_logfile与bin-log共同控制事务恢复。本文简要说明其写入时机、写入策略, 以及分析系统异常对主从数据一致性的影响。

1、              基本概念

     a)        ib_logfile文件个数由innodb_log_files_in_group配置决定,若为2,则在datadir目录下有两个文件,命令从0开始,分别为ib_logfile0和ib_logfile1.

     b)        文件为顺序写入,当达到最后一个文件末尾时,会从第一个文件开始顺序复用。

     c)        lsn: Log Sequence Number,是一个递增的整数。 Ib_logfile中的每次写入操作都包含至少1个log,每个log都带有一个lsn。在内存page修复过程中,只有大于page_lsn的log才会被使用。

     d)        lsn的保存在全局变量log_sys中。递增数值等于每个log的实际内容长度。即如果新增的一个log长度是len,则log_sys->lsn += len.

     e)        ib_logfile每次写入以512(OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE)字节为单位。实际写入函数 log_group_write_buf (log/log0log.c)

     f)         每次写盘后是否flush,由参数innodb_flush_log_at_trx_commit控制。

2、              log_sys介绍

                  log_sys是一个全局内存结构。以下说明几个成员的意义。

4.jpg

3、相关更新

    用一个简单的更新语句来说明log_sys以及ib_logfile的更新内容的过程。假设我们的更新只涉及到非索引的固定长度字段。

     a)        在log_sys->buf中写入undo log。 对于一个单一的语句,需要先创建一个undolog头。

     b)        在log_sys->buf中写入undo log的实际内容。

     c)        在log_sys->buf中写入buffer page的更新内容。此处保存了更新的完整信息。

     d)        在log_sys->buf中写入启动事务(trx_prepare)的日志

     e)        将a~d的所有log内容写入ib_logfile中。

     f)         写bin-log

     g)        在log_sys->buf中写入事务结束(trx_commit)的日志

     h)        将f步骤的log内容写入ib_logfile中。

4、              流程说明

     1)        完成上述所有操作时,数据文件还没有更新。

     2)        每次写入log_sys->buf时同时更新lsn和buf_free。 每次写ib_logfile时同时更新written_to_all_lsn和buf_next_to_write;

     3)        每次写ib_logfile时以512字节为对齐,如需写入600字节,则实际写入1k。写到最后一个文件末尾则从第一个文件重复使用。

     4)        若涉及到索引更新,在步骤c之后会增加索引更新的log。由于索引可能有merge过程,因此在merge过程中会另外增加写入一个log。但事务完全提交仍在步骤g中。索引的更新由于已经写盘,并不会因此丢失。

5、              日志策略与数据安全

     ib_logfile和bin-log的作用之一是保证系统异常时的数据安全,可以分析一下上述流程过程中出现数据库异常关闭时数据安全性。从上述流程看到:

     1)        在a~d过程中若出现异常关闭,由于没有写入到磁盘中,因此整个事务放弃;

     2)        若在e刚完成时出现异常关闭,虽然事务内容已经写盘,但没有提交。在重启恢复的时候,发现这个事务还没有提交,逻辑上整个事务放弃。      (重启日志中会有Found 1 prepared transaction(s) in InnoDB, rollback xid…字样)。

     3)        在f或g完成后出现异常关闭,bin-log写入成功后,则异常重启后能够根据bin-log恢复事务的修改。(重启日志中会有Found 1 prepared transaction(s) in InnoDB, commit xid…字样)。

     4)        在h完成后出现异常关闭,由于事务日志完整,因此事务能够正常恢复。

6、              日志策略与主从同步

     主从同步关心的问题是

     1) 会不会由于主库能够根据ib_logfile恢复数据,而由于bin-log没写导致从库同步时少了这个事务?

     2) 或者反之,bin-log写成功,而ib_logfile没有写完,导致从库执行事务,而主库不执行?

     先来看控制log写入的主要流程

源码sql/handler.cc:

ha_commit_trans{  …  if ((err= ht->prepare(ht, thd, all))) —-a)

  …

  tc_log->log_xid(thd, xid)       —–b)

  …

  error=ha_commit_one_phase(thd, all)  —c)



}


     说明:可以看到, InnoDB的log分成两段更新,前提是开启bin-log。(条件是有超过1个引擎需要更新日志,而bin-log也是引擎之一,因此至少两个)。

     从上面的分析流程可以看到

     ☆    假设在阶段a)结束之后程序异常, 此时没有写入bin-log。 则从库不会同步这个事务。 主库上,在重启之后,从恢复日志中这个事务没有trx_commit,因此会被回滚。 逻辑上主从库都不会执行这个事务。

     ☆    假设在阶段b)结束后程序异常,此时bin-log已经写入,则从库会同步这个事务。 主库上,根据恢复日志和bin-log,也能够正常恢复此事务。

     也就是说,若bin-log写入完成,则主从库都会正常完成事务;bin-log没有写入,则主从库都完成事务。不会出现主从不一致的问题。

7、              redo log丢失造成的主从不一致

     上述的流程并不是天衣无缝的。ib_logfile的写盘是能够被设置成非实时flush的。假设在bin-log写入完成后,系统崩溃,则可能出现这样的情况:bin-log写入所以从库能够执行事务。但主库中trx_prepare的日志没有被写入到ib_logifle中,导致主库不执行事务。这样就会出现主从不一致的情况—主库没执行事务,而从库执行。

     参数innodb_flush_log_at_trx_commit决定了出现这种情况的可能场景。

     a)      值为0

     此时事务完成后并不马上写ib_logfile。 因此在bin-log写入完成后主库异常关闭(数据库崩溃),则可能出现上述情况。

     b)      值为2

     此时事务完成后写ib_logfile但不flush。因此在bin-log写入完成后主库系统异常(操作系统崩溃),则可能造成上述情况。

     因此比较安全的做法是设置值为1,每次事务完成都写盘并flush,代价是io负载增大。退一步设置为2,则只在操作系统崩溃时才会造成不一致。

[附]恢复代码流程(sql/handler.cc)
  1. xarecover_handlerton{     sql_print_information(“Found %d prepared transaction(s) in %s”,    got, ha_resolve_storage_engine_name(hton));

  2.     foreach (trx)

  3.    {

  4.       if (found in bin-log)

  5.       {

  6.         sql_print_information(“commit xid %s”, xid_to_str(buf, info->list+i));

  7.         hton->commit_by_xid(hton, info->list+i);

  8.       }

  9.       else

  10.       {

  11.          sql_print_information(“rollback xid %s”,xid_to_str(buf, info->list+i));

  12.          hton->rollback_by_xid(hton, info->list+i);

  13.       }

  14.    }

  15. }
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