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MySQLのbinlogとredo logについて

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MySQLにbinlogとredo logの二つの重要なログシステムがあります。本文では、この二つのログの仕組みについて説明します。

1.基本知識

MySQLは、SQLの解析と実行する機能を実現するServer層とデータアクセス機能を提供するストレージエンジン層で構成されています。ストレージエンジンには、MyISAM、InnoDB、Memoryなどが存在します。

binlogは、Server層が出力するログです。redo logは、InnoDBエンジンが出力するログです。二つのログは、ともにDBテーブル更新時に出力されます。

ディスクアクセスに時間がかかるため、InnoDBエンジンがメモリ上でレコードを更新し、redo log bufferに記録したら、レコード更新操作が完了とします。この仕組みは、WAL(Write Ahead Logging)といいます。別の専用スレッドが適当のタイミングでredo log bufferの内容をディスクにあるredo logファイルに書き出します。redo logファイルの個数とサイズが固定であり、ループで使用します。最後のファイルが一杯になったら、最初のファイルに戻って、再利用します。MySQLが異常終了して再起動する時に、redo logを用いて、コミット済みでディスクに保存されていないレコードのデータを復元します。

binlogは、レコードの更新内容を保存します。誤って削除したデータを復元する場合、binlogを利用します。データベースのバックアップをベースに、バックアップ時点から指定時点の間のbinlogを適用することで、指定時点のデータを復元できます。また、マスタスレーブ構成で2つ以上のデータベースサーバが存在する場合、マスタサーバからスレーブサーバにbinlogの内容を転送します。スレーブサーバがbinlogを適用して、マスタサーバのデータと一致性を保ちます。

binlogとredo logの違いは、下表で示します。
image.png

2.更新SQL文の実行プロセス

下図にて、更新SQL文の実行プロセスを説明します。
image.png

上図の最後の三つのステップでredo logとbinlogを2フェースコミットの形で更新します。これは、redo logとbinlogの一致性を保つための仕組みです。
MySQLが再起動する時に、redo logをスキャンして、コミット状態であれば、redo logに記述されたレコードの更新内容をコミットします。prepared状態であれば、まずbinlogの状態をチェックします。該当binlogが完了していない場合は(上図①のタイミングでクラッシュ)、redo logに記述されたレコードの更新内容をロールバックします。該当binlogが完了している場合は(上図②のタイミングでクラッシュ)、更新内容をコミットします。

※statementモードのbinlogの最後に「COMMIT」句があり、rowモードのbinlogの最後に XIDイベントが存在します。MySQL 5.6.2以後のバージョンでは、binlog-checksumを導入しました。checksumの値を検証してbinlogが完了しているか判定できます。
※トランザクションにトランザクションIDが割り振られて、トランザクションIDがredo logとbinlogに記録されます。

3.redo logの書出し

redo logに三つの状態があります。下図にて三つの色のあるボックスで表します。

image.png

1.redo log buffer。MySQLプロセスのメモリに存在します。
2.Page cache。ファイルシステムのCache(メモリ)に存在します。writeシステムコールの呼び出しでデータをPage Cacheに書き出します。
3.Hard Disk。ハードディスクに存在します。fsyncシステムコールを呼び出して、データをHard Diskに保存します

InnoDBにバックグランドスレッドがあって、1秒毎に、redo log bufferにあるデータをwriteの呼出しでPage cacheに書出し、次にfsyncを呼び出してHard Diskに保存します。
注意すべき点として、まだコミットしていないトランザクションの更新データもredo log bufferにあるので、同じタイミングでHard Diskに保存されます。

上記以外、以下の場合でも未コミットデータがディスクに書き出されます。
1.redo log bufferの使用済みサイズがパラメータ「innodb_log_buffer_size」の半分になる直前に、バックグランドスレッドがディスクにredo logを書出します。ただ、この場合、writeのみを呼び出し、fsyncを呼び出しません。
2.平行実行のトランザクションがコミットされた場合、パラメータ「innodb_flush_log_at_trx_commit」の値が「1」であれば、redo log bufferの内容がDBに書き出されます。

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