MySQL binlog

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1、binlog介绍

binlog是Mysql sever层维护的一种二进制日志,与innodb引擎中的redo/undo log是完全不同的日志;其主要是用来记录对mysql数据更新或潜在发生更新的SQL语句,并以"事务"的形式保存在磁盘中。mysql的binlog是多文件存储,定位一个LogEvent需要通过binlog filename + binlog position,进行定位。

作用主要有:

  • 复制:MySQL Replication在Master端开启binlog,Master把它的二进制日志传递给slaves并回放来达到master-slave数据一致的目的
  • 数据恢复:通过mysqlbinlog工具恢复数据
  • 增量备份

2、binlog的数据格式

MySQL Replication 复制可以是基于一条语句 (Statement Level) ,也可以是基于一条记录 (Row Level),可以在 MySQL 的配置参数中设定这个复制级别,不同复制级别的设置会影响到 Master 端的 bin-log 日志格式。

row-based

在基于行的日志中,master会将事件写入二进制日志文件以表明单个表的行如何受到影响。日志中会记录成每一行数据被修改的形式,然后在 slave 端再对相同的数据进行修改。

优点: 在 row 模式下,bin-log 中可以不记录执行的 SQL 语句的上下文相关的信息,仅仅只需要记录那一条记录被修改了,修改成什么样了。所以 row 的日志内容会非常清楚的记录下每一行数据修改的细节,非常容易理解。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。

statement-based

每一条会修改数据的 SQL 都会记录到 master 的 bin-log 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。

优点: 不记录每一行数据的变化,减少了 bin-log 日志量,节省 I/O 以及存储资源,提高性能。因为只记录在 master 上所执行的语句的细节,以及执行语句时候的上下文的信息。

缺点: 由于记录的执行语句,所以,为了让这些语句在 slave 端也能正确执行,那么他还必须记录每条语句在执行的时候的一些相关信息,也就是上下文信息,以保证所有语句在 slave 端杯执行的时候能够得到和在 master 端执行时候相同的结果。在 statement 中,目前已经发现的就有不少情况会造成 MySQL 的复制出现问题,主要是修改数据的时候使用了某些特定的函数或者功能的时候会出现,比如:sleep() 函数在有些版本中就不能被正确复制,在存储过程中使用了 last_insert_id() 函数,可能会使 slave 和 master 上得到不一致的 id 等等。由于 row 是基于每一行来记录的变化,所以不会出现类似的问题。

mixed

从 5.1.8 版本开始,MySQL 提供了除 statement 和 row 之外的第三种复制模式:mixed,实际上就是前两种模式的结合。在 mixed 模式下,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。一般的语句修改使用statment格式保存binlog,如表结构变更,但对于statement无法完成主从复制的操作,如一些函数,则采用row格式保存binlog。

如果 binlog 采用了 Mixed 模式,那么在以下几种情况下会自动将 binlog 的模式由 statement 模式变为 row 模式:

  • 当 DML 语句更新一个 NDB(NDB Cluster) 表时;
  • 当函数中包含 UUID() 时;
  • 2 个及以上包含 AUTO_INCREMENT 字段的表被更新时;
  • 执行 INSERT DELAYED 语句时;
  • 用 UDF(Userdefined function) 时;
  • 视图中必须要求运用 row 时,例如建立视图时使用了 UUID() 函数;

row-based和statement-based特点总结

statement 优点:

  • 历史悠久,技术成熟;
  • 产生的 binlog 文件较小;
  • binlog 中包含了所有数据库修改信息,可以据此来审核数据库的安全等情况;
  • binlog 可以用于实时的还原,而不仅仅用于复制;
  • 主从版本可以不一样,从服务器版本可以比主服务器版本高;

statement 缺点:

  • 不是所有的 UPDATE 语句都能被复制,尤其是包含不确定操作的时候;
  • 调用具有不确定因素的函数时复制也可能出现问题;
  • 运用以下函数的语句也不能被复制:
    1、LOAD_FILE()
    2、UUID()
    3、USER()
    4、FOUND_ROWS()
    5、SYSDATE() (除非启动时启用了 –sysdate-is-now 选项)
  • INSERT … SELECT 会产生比 RBR(row-based replication) 更多的行级锁;
  • 复制须要执行全表扫描 (WHERE 语句中没有运用到索引) 的 UPDATE 时,须要比 row 请求更多的行级锁;
  • 对于有 AUTO_INCREMENT 字段的 InnoDB 表而言,INSERT 语句会阻塞其他 INSERT 语句;
  • 对于一些复杂的语句,在从服务器上的耗资源情况会更严重,而 row 模式下,只会对那个发生变化的记录产生影响;
  • 存储函数(不是存储流程 )在被调用的同时也会执行一次 NOW() 函数,这个可以说是坏事也可能是好事;
  • 确定了的 UDF 也须要在从服务器上执行;
  • 数据表必须几乎和主服务器保持一致才行,否则可能会导致复制出错;
  • 执行复杂语句如果出错的话,会消耗更多资源;

row 优点:

  • 任何情况都可以被复制,这对复制来说是最安全可靠的;
  • 和其他大多数数据库系统的复制技能一样;
  • 多数情况下,从服务器上的表如果有主键的话,复制就会快了很多;
  • 复制以下几种语句时的行锁更少:
    1、INSERT … SELECT
    2、包含 AUTO_INCREMENT 字段的 INSERT
    3、没有附带条件或者并没有修改很多记录的 UPDATE 或 DELETE 语句
  • 执行 INSERT,UPDATE,DELETE 语句时锁更少;
  • 从服务器上采用多线程来执行复制成为可能;

row 缺点:

  • 生成的 binlog 日志体积大了很多;
  • 复杂的回滚时 binlog 中会包含大量的数据;
  • 主服务器上执行 UPDATE 语句时,所有发生变化的记录都会写到 binlog 中,而 statement 只会写一次,这会导致频繁发生 binlog 的写并发请求;

-UDF 产生的大 BLOB 值会导致复制变慢;

  • 不能从 binlog 中看到都复制了写什么语句(加密过的);
  • 当在非事务表上执行一段堆积的 SQL 语句时,最好采用 statement 模式,否则很容易导致主从服务器的数据不一致情况发生;

另外,针对系统库 MySQL 里面的表发生变化时的处理准则如下:

    • 如果是采用 INSERT,UPDATE,DELETE 直接操作表的情况,则日志格式根据 binlog_format 的设定而记录;
    • 如果是采用 GRANT,REVOKE,SET PASSWORD 等管理语句来做的话,那么无论如何都要使用 statement 模式记录;
    • 使用 statement 模式后,能处理很多原先出现的主键重复问题;
    如何选择binlog的模式

    1、如果生产中使用MySQL的特殊功能相对少(存储过程、触发器、函数)。选择默认的语句模式,Statement Level。
    2、如果生产中使用MySQL的特殊功能较多的,可以选择Mixed模式。
    3、如果生产中使用MySQL的特殊功能较多,又希望数据最大化一致,此时最好Row level模式;但是要注意,该模式的binlog非常“沉重”。

    3、binlog与redo/undo log区别

    两者是完全不同的日志,主要有以下几个区别:

    • 层次不同。redo/undo log是innodb层维护的,而binlog是mysql server层维护的,跟采用何种引擎没有关系,记录的是所有引擎的更新操作的日志记录。
    • 记录内容不同。redo/undo日志记录的是每个页的修改情况,属于物理日志+逻辑日志结合的方式(redo log物理到页,页内采用逻辑日志,undo log采用的是逻辑日志),目的是保证数据的一致性。binlog记录的都是事务操作内容,格式是二进制的。
    • 记录时机不同。redo/undo日志在事务执行过程中会不断的写入,而binlog是在事务最终commit前写入的。当然,binlog什么时候刷新到磁盘跟参数sync_binlog相关。

    显然,我们执行SELECT等不涉及数据更新的语句是不会记binlog的,而涉及到数据更新则会记录。要注意的是,对支持事务的引擎如innodb而言,必须要提交了事务才会记录binlog。

    binlog刷新到磁盘的时机跟sync_binlog参数相关,如果设置为0,则表示MySQL不控制binlog的刷新,由文件系统去控制它缓存的刷新,而如果设置成不为0的值则表示每sync_binlog次事务,MySQL调用文件系统的刷新操作刷新binlog到磁盘中。设为1是最安全的,在系统故障时最多丢失一个事务的更新,但是会对性能有所影响,一般情况下会设置为100或者0,牺牲一定的一致性来获取更好的性能。

    4、binlog配置

    开启binlog

    my.cnf配置中设置:

    [mysqld]  
    log-bin=mysql-bin    #binlog文件名前缀  
    binlog-format=ROW    #ROW,Statement,MiXED三种格式 
    expire_logs_days=7    #binlog过期清理时间
    sync_binlog=1    #刷新到磁盘的时机

    重启mysql

    service mysqld start 

    不重启mysql重新加载my.cnf文件的情况下,修改binlog类型的方法:

    #只对当前会话有效,mysql重启无效
    mysql> SET SESSION binlog_format = 'ROW'; 
    #新会话有效,mysql重启无效
    mysql> SET GLOBAL binlog_format = 'ROW'; 

    5、binlog的分析

    binlog文件的目录在my.cnf配置文件中datadir指定的位置,也可以通过sql语句查看所在位置及相关信息

    #查看所在位置
    mysql> show variables like '%datadir%';
    #查看binlog的开启状态及文件名
    mysql> show variables like '%log_bin%';
    #查看binlog当前的格式
    mysql> show variables like '%format%';
    #查看binlog文件列表
    mysql> show binary logs; 
    #查看binlog的状态
    mysql> show master status;

    默认情况下binlog日志是二进制格式,无法直接查看。可使用两种方式进行查看:

    • mysqlbinlog
      进入datadir查看binlog文件

        $ mysqlbinlog mysql-bin.000001
        ## 或者,远程读取 binlog 文件
        $ mysqlbinlog -R -hIP -uNAME -pPASSWORD mysql-bin.000001 
    • 命令行解析

       SHOW BINLOG EVENTS
            [IN 'log_name']
            [FROM pos]  
            [LIMIT [offset,] row_count] 

      如:

        mysql> show binlog events in 'mysql-bin.000001' from 0 limit 2,1 ;
    statement格式log
    # at 524
    #190406 23:36:43 server id 1  end_log_pos 589 CRC32 0x790d8d0f  Anonymous_GTID  last_committed=1        sequence_number=2       rbr_only=no
    SET @@SESSION.GTID_NEXT= 'ANONYMOUS'/*!*/;
    # at 589
    #190406 23:36:43 server id 1  end_log_pos 676 CRC32 0xc0498a17  Query   thread_id=11    exec_time=0     error_code=0
    SET TIMESTAMP=1554565003/*!*/;
    BEGIN
    /*!*/;
    # at 676
    # at 708
    #190406 23:36:43 server id 1  end_log_pos 708 CRC32 0xe7b12002  Intvar
    SET INSERT_ID=75/*!*/;
    #190406 23:36:43 server id 1  end_log_pos 863 CRC32 0x902ebba7  Query   thread_id=11    exec_time=0     error_code=0
    SET TIMESTAMP=1554565003/*!*/;
    insert into `test`.`t` ( `d`, `s`) values ( NOW(), '2019-03-15 09:53:47')
    /*!*/;
    # at 863
    #190406 23:36:43 server id 1  end_log_pos 894 CRC32 0x30487fcc  Xid = 7
    COMMIT/*!*/;
    row格式log
    # at 428
    #190404 17:07:00 server id 1  end_log_pos 493 CRC32 0xcb947c46  Anonymous_GTID  last_committed=1        sequence_number=2       rbr_only=yes
    /*!50718 SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED*//*!*/;
    SET @@SESSION.GTID_NEXT= 'ANONYMOUS'/*!*/;
    # at 493
    #190404 17:07:00 server id 1  end_log_pos 573 CRC32 0x5050376a  Query   thread_id=33    exec_time=0     error_code=0
    SET TIMESTAMP=1554368820/*!*/;
    BEGIN
    /*!*/;
    # at 573
    #190404 17:07:00 server id 1  end_log_pos 621 CRC32 0xe48f4fe2  Table_map: `test`.`t` mapped to number 108
    # at 621
    #190404 17:07:00 server id 1  end_log_pos 671 CRC32 0x8af05d9b  Write_rows: table id 108 flags: STMT_END_F
    
    BINLOG '
    NMmlXBMBAAAAMAAAAG0CAAAAAGwAAAAAAAEABHRlc3QAAXQAAwMSEgIAAATiT4/k
    NMmlXB4BAAAAMgAAAJ8CAAAAAGwAAAAAAAEAAgAD//hJAAAAmaLJEcCZop6db5td8Io=
    '/*!*/;
    # at 671
    #190404 17:07:00 server id 1  end_log_pos 702 CRC32 0x82022821  Xid = 8
    COMMIT/*!*/;
    

    两种格式的日志都包括如下信息:

    • position: 位于文件中的位置(# at 573),说明该事件记录从文件哪个字节开始
    • timestamp: 事件发生的时间戳(#190404 17:07:00
    • exec_time: 事件执行的花费时间
    • error_code: 错误码
    • server id: 服务器标识
    • thread_id: 代理线程id
    • type: 事件类型(Query)
    • SET TIMESTAMP=1554368820/*!*/;: 开始事物的时间
    • end_log_pos: 为事件的终点(end_log_pos 671)
    • Xid: 事件指示提交的XA事务

    6、binlog基本操作总结

    查看
    #查看所在位置
    mysql> show variables like '%datadir%';
    #查看binlog的开启状态及文件名
    mysql> show variables like '%log_bin%';
    #查看binlog当前的格式
    mysql> show variables like '%format%';
    #查看binlog文件列表
    mysql> show binary logs; 
    #查看binlog的状态,即最后一个binlog日志的编号名称,及其最后一个操作事件pos结束点
    mysql> show master status;

    使用mysqlbinlog工具查看binlog文件

    $ mysqlbinlog mysql-bin.000001
    ## 或者,远程读取 binlog 文件
    $ mysqlbinlog -R -hIP -uNAME -pPASSWORD mysql-bin.000001 
    恢复数据
    #基于时间点恢复:
    $ mysqlbinlog --start-datetime="2019-04-04 23:20:35" --stop-datetime="2019-04-04 23:50:18" mysql-bin.000001 | mysql -uroot -p123456 
    
    # 基于时间点恢复:
    $ mysqlbinlog --start-position= 428 --stop-position=671 mysql-bin.000001 | mysql -uroot -p123456

    也可以使用工具binlog2sql
    ),从MySQL binlog解析出你要的SQL。根据不同选项,你可以得到原始SQL、回滚SQL、去除主键的INSERT SQL等。

    清理
    #刷新log日志,自此刻开始产生一个新编号的binlog日志文件
    #每当mysqld服务重启时,会自动执行此命令,刷新binlog日志;在mysqldump备份数据时加 -F 选项也会刷新binlog日志;
    mysql> flush logs;
    #重置(清空)所有binlog日志
    mysql> reset master;
    #删除指定日期以前的日志索引中binlog日志文件
    mysql> purge master logs before '2019-03-15 09:35:00';
    #删除指定日志文件的日志索引中binlog日志文件
    mysql> purge master logs to 'binlog.000001';       

    7、 MySQL基于binlog的复制过程

    复制是mysql最重要的功能之一,mysql集群的高可用、负载均衡和读写分离都是基于复制来实现的;从5.6开始复制有两种实现方式,基于binlog和基于GTID(全局事务标示符),基于binlog的一主一从复制的基本过程如下:

    1. Master将数据改变记录到二进制日志(binary log)中
    2. Slave上面的IO进程连接上Master,并请求从指定日志文件的指定位置(或者从最开始的日志)之后的日志内容
    3. Master接收到来自Slave的IO进程的请求后,负责复制的IO进程会根据请求信息读取日志指定位置之后的日志信息,返回给Slave的IO进程。返回信息中除了日志所包含的信息之外,还包括本次返回的信息已经到Master端的bin-log文件的名称以及bin-log的位置
    4. Slave的IO进程接收到信息后,将接收到的日志内容依次添加到Slave端的relay-log文件的最末端,并将读取到的Master端的 bin-log的文件名和位置记录到master-info文件中,以便在下一次读取的时候能够清楚的告诉Master从某个bin-log的哪个位置开始往后的日志内容
    5. Slave的Sql进程检测到relay-log中新增加了内容后,会马上解析relay-log的内容成为在Master端真实执行时候的那些可执行的内容,并在自身执行

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