MySQL binlog详解

1.前言
    日志是把数据库的每一个变化都记载到一个专用的文件里,这种文件就叫做日志文件。Mysql默认只打开出错日志,因为过多的日志将会影响系统的处理性能。
  在5.0前支持文本格式和二进制格式,5.0后只支持二进制格式,因为二进制日志在性能、信息处理方面有更多的优点。


2.基础知识
  2.1、二进制日志的启用
    二进制日志由配置文件的log-bin选项负责启用,Mysql服务器将在数据根目录创建两个新文件XXX-bin.001和XXX- bin.index,若配置选项没有给出文件名,Mysql将使用主机名称命名这两个文件,其中.index文件包含一份全体日志文件的清单。
    Mysql会把用户对所有数据库的内容和结构的修改情况记入XXX-bin.n文件,而不会记录SELECT

  2.2、更新的UPDATE语句
  日志文件的扩展
    当停止或重启时,服务器会把日志文件记入下一个日志文件,Mysql会在重启时生成一个新的日志文件,文件序号递增,此外,如果日志文件超过max_binlog_size系统变量配置的上限时,也会生成新的日志文件。
  2.3、日志文件的查看
    Mysql提供了mysqlbinlog命令来查看日志文件,如mysqlbinlog xxx-bin.001 | more。在记录每条变更日志的时候,日志文件都会把当前时间给记录下来,以便进行数据库恢复。     

  2.4、日志文件的停用
    可以使用SET SQL_LOG_BIN=0命令停止使用日志文件,然后可以通过SET SQL_LOG_BIN=1命令来启用。
  2.5、使用日志进行数据库恢复
    如果遇到灾难事件,应该用最近一次制作的完整备份恢复数据库,然后使用备份之后的日志
  文件把数据库恢复到最接近现在的可用状态。
    使用日志进行恢复时需要依次进行,即最早生成的日志文件要最先恢复:
      mysqlbinlog xxx-bin.00001 | mysql -u root -p
      mysqlbinlog xxx-bin.00002 | mysql -u root -p


3.日志跟换策略
  使用索引来循环文件,在以下条件将循环至下一个索引
  a.服务器重启
  b.服务器被更新
  c.日志达到了最大日志长度max_binlog_size
  d.日志被刷新mysql> flush logs;


4.日志格式
  从官网文档中看到,之前的MySQL一直都只有基于statement的复制模式,直到5.1.5版本的MySQL才开始支持row level的复制。从5.0开始,MySQL的复制已经解决了大量老版本中出现的无法正确复制的问题。但是由于存储过程的出现,给MySQL Replication复制又带来了更大的新挑战。另外,看到官方文档说,从5.1.8版本开始,MySQL提供了除Statement Level和Row Level之外的第三种复制模式:Mixed,实际上就前两种模式的结合。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。新版本中的Statement Level还是和以前一样,仅仅记录执行的语句。而新版本的MySQL中对row level模式也被做了优化,并不是所有的修改都会以row level来记录,像遇到表结构变更的时候就会以statement模式来记录,如果sql语句确实就是update或者delete等修改数据的语句, 那么还是会记录所有行的变更。
  --基于SQL语句的复制(statement-based replication,SBR),
  --基于行的复制(row-based replication,RBR),
  --混合模式复制(mixed-based replication,MBR)。

1. Row
    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:在 row 模式下,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,比如有这样一条 update 语句

UPDATE product SET owner_member_id = 'b' WHERE owner_member_id = 'a'

执行之后,日志中记录的不是这条 update 语句所对应的事件 (MySQL 以事件的形式来记录 bin-log 日志) ,而是这条语句所更新的每一条记录的变化情况,这样就记录成很多条记录被更新的很多个事件。自然,bin-log 日志的量就会很大。尤其是当执行 alter table 之类的语句的时候,产生的日志量是惊人的。因为 MySQL 对于 alter table 之类的表结构变更语句的处理方式是整个表的每一条记录都需要变动,实际上就是重建了整个表。那么该表的每一条记录都会被记录到日志中。

2. Statement
    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:在 statement 模式下,首先就是解决了 row 模式的缺点,不需要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。因为他只需要记录在 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: 在 statement 模式下,由于他是记录的执行语句,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。另外就是,由于 MySQL 现在发展比较快,很多的新功能不断的加入,使 MySQL 的复制遇到了不小的挑战,自然复制的时候涉及到越复杂的内容,bug 也就越容易出现。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。

3. Mixed
    从官方文档中看到,之前的 MySQL 一直都只有基于 statement 的复制模式,直到 5.1.5 版本的 MySQL 才开始支持 row 复制。从 5.0 开始,MySQL 的复制已经解决了大量老版本中出现的无法正确复制的问题。但是由于存储过程的出现,给 MySQL Replication 又带来了更大的新挑战。另外,看到官方文档说,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。新版本中的 statment 还是和以前一样,仅仅记录执行的语句。而新版本的 MySQL 中对 row 模式也被做了优化,并不是所有的修改都会以 row 模式来记录,比如遇到表结构变更的时候就会以 statement 模式来记录,如果 SQL 语句确实就是 update 或者 delete 等修改数据的语句,那么还是会记录所有行的变更。

其他参考信息

除以下几种情况外,在运行时可以动态改变 binlog 的格式
. 存储流程或者触发器中间;
. 启用了 NDB;
. 当前会话使用 row 模式,并且已打开了临时表;

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 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 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;


4.两种模式的对比:
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 UDF 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:
* LOAD_FILE()
* UUID()
* USER()
* FOUND_ROWS()
* SYSDATE() (除非启动时启用了 –sysdate-is-now 选项)
INSERT … SELECT 会产生比 RBR 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:
* INSERT … SELECT
* 包含 AUTO_INCREMENT 字段的 INSERT
* 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


  静态设置binlog格式:

vi my.cnf  log-bin = mysql-bin
  #binlog_format = "STATEMENT"
  #binlog_format = "ROW"
  binlog_format = "MIXED"

  动态修改binlog格式:

  mysql> SET SESSION binlog_format = 'STATEMENT';
  mysql> SET SESSION binlog_format = 'ROW';
  mysql> SET SESSION binlog_format = 'MIXED'; 
  mysql> SET GLOBAL binlog_format = 'STATEMENT';
  mysql> SET GLOBAL binlog_format = 'ROW';
  mysql> SET GLOBAL binlog_format = 'MIXED';


5.binary log相关变量和参数

  5.1、命令行参数

  --log-bin [=file_name]

  设置此参数表示启用binlog功能,并制定路径名称。

  --log-bin-index[=file]

  设置此参数是指定二进制索引文件的路径与名称。

  --max_binlog_size

 Binlog最大值,最大和默认值是1GB,该设置并不能严格控制Binlog的大小,尤其是Binlog比较靠近最大值而又遇到一个比较大事务时,

为了保证事务的完整性,不可能做切换日志的动作,只能将该事务的所有SQL都记录进当前日志,直到事务结束。

  --binlog-do-db=db_name

  此参数表示只记录指定数据库的二进制日志

  --binlog-ignore-db=db_name

  此参数表示不记录指定的数据库的二进制日志

 

  5.2、系统变量

  log_bin

  binlog_cache_size

  此参数表示binlog使用的内存大小,可以通过状态变量binlog_cache_use和binlog_cache_disk_use来帮助测试。

  max_binlog_cache_size

  此参数表示binlog使用的内存最大的尺寸

  binlog_cache_use

  使用二进制日志缓存的事务数量

  binlog_cache_disk_use

  使用二进制日志缓存但超过binlog_cache_size值并使用临时文件来保存事务中的语句的事务数量。

  binlog_do_db

  binlog_ignore_db

  sync_binlog

  这个参数直接影响mysql的性能和完整性。

  sync_binlog=0:

  当事务提交后,Mysql仅仅是将binlog_cache中的数据写入binlog文件,但不执行fsync之类的磁盘,同步指令通知文件系统将缓存刷新到磁盘,而让Filesystem自行决定什么时候来做同步,这个是性能最好的。

  sync_binlog=0,在进行n次事务提交以后,Mysql将执行一次fsync之类的磁盘同步指令,通知文件系统将Binlog文件缓存刷新到磁盘。

  Mysql中默认的设置是sync_binlog=0,即不做任何强制性的磁盘刷新指令,这时性能是最好的,但风险也是最大的。一旦系统Crash,在文件系统缓存中的所有Binlog信息都会丢失。


6.常见问题
  6.1、如何清除binlog
  --使用下面的两个命令
  PURGE {MASTER|BINARY} LOGS TO 'log_name'  //log_name不会被清除
  PURGE {MASTER|BINARY} LOGS BEFORE 'date'  //date不会被清除
  
  实例如下:


mysql> show master logs;
+------------------+-----------+
| Log_name         | File_size |
+------------------+-----------+
| mysql-bin.000001 |       534 |
| mysql-bin.000002 |      3713 |
+------------------+-----------+
2 rows in set (0.00 sec)


mysql> flush logs;

mysql> flush logs;

mysql> flush logs;

mysql> show master logs;
+------------------+-----------+
| Log_name         | File_size |
+------------------+-----------+
| mysql-bin.000001 |       534 |
| mysql-bin.000002 |      3756 |
| mysql-bin.000003 |       149 |
| mysql-bin.000004 |       149 |
| mysql-bin.000005 |       106 |
+------------------+-----------+
5 rows in set (0.00 sec)


mysql> purge master logs to 'mysql-bin.000002';

mysql> show master logs;                       
+------------------+-----------+
| Log_name         | File_size |
+------------------+-----------+
| mysql-bin.000004 |       149 |
| mysql-bin.000005 |       106 |
+------------------+-----------+
2 rows in set (0.00 sec)



  --或使用命令:
  RESET MASTER

  删除之前所有的binlog,并重新生成新的binlog,后缀从000001开始。

  注:如果您有一个活性的从属服务器,该服务器当前正在读取您正在试图删除的日志之一,则本语句不会起作用,而是失败,并伴随一个错误。

  不过,如果从属服务器是休止的,并且您碰巧清理了其想要读取的日志之一,则从属服务器启动后不能复制。

  当从属服务器正在复制时,本语句可以安全运行。您不需要停止它们。


  6.2、记录到二进制日志知的内容配置

   binlog-do-db=sales 只记录sales库 binlog-ignore-db=sales 除sales库不记录,其他都记录。

但是如果在操作数据库之前,不使用use $dbname 那么所有的SQL都不会记录 如果使用了use $dbname,那么判断规则取决于这里的$dbname,而不是SQL中操作的库


  6.3、二进制日志不准确的处理

   默认情况下,并不是每次写入时都将二进制日志与硬盘同步。因此如果操作系统或机器(不仅仅是MySQL服务器)崩溃,有可能二进制日志中最后的语句丢失。 要想防止这种情况,你可以使用sync_binlog全局变量(1是最安全的值,但也是最慢的),使二进制日志在每N次二进制日志写入后与硬盘同步。 即使sync_binlog设置为1,出现崩溃时,也有可能表内容和二进制日志内容之间存在不一致性。

   如果崩溃恢复时MySQL服务器发现二进制日志变短了(即至少缺少一个成功提交的InnoDB事务), 如果sync_binlog =1并且硬盘/文件系统的确能根据需要进行同步(有些不需要)则不会发生,则输出错误消息 (“二进制日志<名>比期望的要小”)。 在这种情况下,二进制日志不准确,复制应从主服务器的数据快照开始。 为了您的安全,请只打开来源可靠的网址     

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