圖解 MySQL 日志體系：讓你明明白白記住各種 Log
面試官：MySQL的日志系統了解嗎？
我：MySQL有binlog、redo log...
面試官：那它們分別解決什么問題？為什么需要這么多種日志？
我：這個...（尷尬）
相信這樣的對話很多同學都經歷過。大家都知道MySQL有各種日志，但要說清楚它們的作用和關系，往往就不那么容易了。
作為一名有著7年MySQL開發經驗的老兵，今天我用最通俗的語言，幫你徹底理解MySQL日志體系。
一、為什么MySQL需要日志系統？
讓我們從一個最基礎的數據庫操作說起：
// 用戶消費100元
UPDATE account SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;這條簡單的SQL語句，實際上給數據庫帶來了三大挑戰：
- 可靠性問題：如果數據庫突然宕機，這筆交易記錄會不會丟失？
- 一致性問題：如果用戶要求退款，如何安全地回滾這筆交易？
- 同步問題：如何確保其他數據庫節點也正確記錄了這筆交易？
為解決這些問題，MySQL設計了三種核心日志：
數據庫操作 ──────────────────┐
↓
┌─── Redo Log（臨時記事本）
│ 記錄："賬戶1減少100元"
│ 作用：確保交易記錄不丟失
│
├─── Undo Log（原始憑證）
│ 記錄："賬戶1原有500元"
│ 作用：隨時可以撤銷交易
│
└─── Binlog（總賬本）
記錄："完整交易記錄"
作用：用于數據同步和備份
二、重做日志（Redo Log）：數據庫的"草稿紙"
1. 場景：會計小徐的煩惱
超市收銀員小徐要記錄1000筆交易。
傳統方式（沒有Redo Log）：
-- 每筆交易都要立即寫入硬盤
UPDATE accounts SET balance = balance + 100;
UPDATE products SET stock = stock - 1;
結果：
┌─────────────────────┐
│ ? 頻繁隨機寫入硬盤 │
│ ? I/O效率極低 │
│ ? 系統性能下降 │
└─────────────────────┘Redo Log的解決方案：
1. 先寫入速記本（Redo Log）
┌────────────────────┐
│ 交易1: +100元,-1件 │
│ 交易2: +200元,-2件 │ ? 順序寫入，速度快
│ ... │
└────────────────────┘
2. 數據先放內存
┌────────────────┐
│ 內存中快速匯總 │ ? 響應迅速
└────────────────┘
3. 定期整理同步
┌────────────────┐
│ 批量寫入硬盤 │ ? 提高效率
└────────────────┘2. Redo Log工作原理詳解
以顧客購買2箱牛奶為例：
// 顧客買了2箱牛奶（每箱100元）
UPDATE accounts SET balance = balance + 200;
UPDATE stock SET quantity = quantity - 2;步驟1：速記本記錄（Redo Log）
在Redo Log中記錄交易信息：
交易編號 | 時間 | 操作類型 | 表名 | 修改內容 | 狀態 |
001 | 09:01:01 | UPDATE | accounts | 賬戶余額+200 | 已記錄 |
002 | 09:01:01 | UPDATE | stock | 牛奶庫存-2 | 已記錄 |
特點：
- 順序寫入：像流水賬，效率高
- 記錄簡單：快速記錄交易信息
步驟2：臨時匯總（內存）
在內存中快速更新數據：
賬戶 | 余額 |
現金 | 1200 |
商品 | 庫存數量 |
牛奶 | 98 |
特點：
- 快速更新：客戶立即看到結果
- 數據在內存中：但斷電會丟失
步驟3：持久化階段，定期刷盤
在以下時機將數據寫入硬盤：
- 營業員交接班時
- 系統空閑時
- 速記本快寫滿時
- 固定時間間隔
Redo Log 工作流程圖：
三、回滾日志（Undo Log）：數據庫的"后悔藥"
1. 場景：超市的退貨處理
傳統退貨方式（沒有Undo Log）：
顧客：我要退剛買的牛奶
小徐：抱歉，我們沒記錄原價，不知道該退多少錢...
現代方式（使用Undo Log）
顧客：我要退剛買的牛奶
小徐：好的，讓我查看下交易記錄
- 找到原始購買記錄
- 確認購買價格是100元
- 確認庫存狀態
- 可以安全退貨
2. Undo Log 工作原理詳解
場景：用戶下單扣款
// 顧客購買2箱牛奶
UPDATE accounts SET balance = balance + 200; // 收款200元
UPDATE stock SET quantity = quantity - 2; // 庫存減2交易記錄階段（Undo Log記錄）
編號 | 時間 | 表名 | 修改前數據 | 修改后數據 | 回滾指針 |
T001 | 09:01:01 | accounts | balance=1000 | balance=1200 | -> T000 |
T002 | 09:01:01 | stock | quantity=100 | quantity=98 | -> T001 |
T003 | 09:05:30 | accounts | balance=1200 | balance=1000 | -> T002 |
T004 | 09:05:30 | stock | quantity=98 | quantity=100 | -> T003 |
數據版本鏈（MVCC實現）：
牛奶庫存記錄的版本鏈：
+-------------------------+
| 當前版本：98箱 |
| 交易號：T002 |
+-------------------------+
↓
+-------------------------+
| 上一版本：100箱 |
| 交易號：T001 |
+-------------------------+
↓
+-------------------------+
| 初始版本：100箱 |
| 交易號：T000 |
+-------------------------+Undo Log 工作流程圖：
3. Undo Log的兩大作用
(1) 支持事務回滾
- 記錄數據修改前的狀態
- 支持出錯時回滾
- 保證事務原子性
(2) 實現MVCC（多版本并發控制）
- 不同事務看到不同版本的數據
- 提高并發性能
- 避免加鎖帶來的性能問題
四、二進制日志（binlog）：數據庫的"保險箱"
1. 場景：連鎖超市的賬務管理
小徐是連鎖超市的總經理，每天要處理這些數據管理問題：
場景一：商品管理
總店：上架100種新商品
┌─────────────────┐
│ 商品1: 牛奶 │
│ 商品2: 面包 │ ? 分店：一個個手動添加？
│ ...100條記錄... │
└─────────────────┘
場景二：數據安全
┌─────────────────┐
│ 昨日銷售數據 │ ? 系統崩潰，數據丟失！
└─────────────────┘
場景三：變更追蹤
老板：這個商品誰改的價格？
小徐：ˉ\_(ツ)_/ˉ 不知道...而有了Binlog（二進制日志）后：
MySQL Binlog
├── 自動同步
│ 總店改價格 ──? 所有分店秒級更新
│
├── 數據保護
│ 系統崩潰 ──? 從日志恢復數據
│
└── 操作追蹤
誰改了價格？──? 查看變更歷史2. Binlog的記錄格式：如何記錄數據變更？
讓我們看看Binlog是如何記錄數據變更的：
-- 一筆簡單的商品價格調整
UPDATE products SET price = 98 WHERE name = '牛奶';這條SQL語句在Binlog中有三種不同的記錄方式：
(1) STATEMENT格式：記錄SQL語句
# 直接記錄SQL
UPDATE products SET price = price * 0.9
WHERE category = '飲品';
優勢：日志量小
風險：可能導致主從不一致（比如NOW()函數）(2) ROW格式：記錄數據變化
{
"before": {"id": 1, "name": "牛奶", "price": 100},
"after": {"id": 1, "name": "牛奶", "price": 90}
}
優勢：數據準確
特點：日志量較大(3) MIXED格式：智能選擇
# 根據SQL類型自動選擇格式
簡單UPDATE：使用STATEMENT
復雜函數：使用ROW五、三大日志協同工作機制
以顧客購買2箱牛奶為例，操作內容如下：
- 更新庫存（-2箱）
- 更新賬戶（+200元）
1. 兩階段提交工作流程
(1) 第一階段（Prepare）：
記錄原始數據（Undo Log）：
- 庫存：100箱
- 賬戶：1000元
更新內存數據：
- 庫存：98箱
- 賬戶：1200元
記錄操作狀態（Redo Log）：
- 狀態：準備中
- 內容：庫存-2，賬戶+200
(2) 第二階段（Commit）：
記錄交易信息（Binlog）：
- 時間：2025-04-14 09:00:00
- 操作：售出牛奶2箱，收款200元
標記操作完成（Redo Log）：
- 狀態：已完成
詳細的執行流程表：
步驟 | 操作 | 日志類型 | 內容 | 狀態 |
1 | 記錄原數據 | Undo Log | 庫存=100，余額=1000 | 已記錄 |
2 | 更新內存 | Buffer Pool | 庫存=98，余額=1200 | 已更新 |
3 | 預提交 | Redo Log | 更新操作記錄 | prepare |
4 | 記錄變更 | Binlog | 交易詳細信息 | 已寫入 |
5 | 最終提交 | Redo Log | 更新操作記錄 | commit |
兩階段提交流程圖：
六、總結
通過本文，我們深入了解了MySQL日志系統的核心內容：
三大日志的作用與原理：
- Redo Log：確保數據持久性，像草稿紙，記錄每一步操作。
- Undo Log：支持事務回滾，類似價格標簽，隨時可以撤銷錯誤。
- Binlog：用于數據復制和恢復，猶如記賬本，記錄所有交易歷史。
在數據庫的世界里，日志不僅是記錄，更是保障數據安全與一致性的基石。希望這些內容能幫助你更深入地理解MySQL日志系統的關鍵作用！
