MySQL中的binlog和relay-log结构完全详解

今天我们来深挖一下mysql的复制机制到底有哪一些，以及binlog和relay-log的结构到底是什么样子的。

binlog作用

binlog的主要作用是记录数据库中表的更改，它只记录改变数据的sql，不改变数据的sql不会写入，比如select语句一般不会被记录，因为他们不会对数据产生任何改动。

用一个实际的场景看下binlog产生的过程，准备sql：

1. create table test(text varchar(20));  
2. insert into test values ('test_text'); 
3. select * from test;  
4. flush logs; 

查看binlog

1. show binlog events in 'binlog.000029'; 

显示的结果如下：

binlog

另外，也可以使用mysqlbinlog工具来查看binlog的内容：

1. show variables like 'log_%'; #查看日志目录  
2. mysqlbinlog --short-form --force-if-open --base64-output=never /usr/local/var/mysql/binlog.000029 

从日志我们可以看到执行了创建表的语句以及一个Format_desc头和Ratate轮换事件，这个我们会在后面讲到，先看几个字段代表的含义。

Log_name代表日志文件的名称，比如我这里的查询是直接查询binlog.000029，默认的写法是show binlog events，但是这样只会查询到第一个binlog，并不是当前激活状态的binlog，如果你不知道binlog有哪些，可以用命令:

1. show binary logs; #查看binlog列表  
2. show master status; #查看最新的binlog 

Pos代表文件开始的位置。

Event_type代表事件的类型。

Server_id是创建事件的服务器ID。

End_log_pos代表事件在文件中的结束位置，以上面为例，第一次查询的结束位置是723，第二次insert之后文件的开始位置就是从723开始。

Info代表事件信息，是一段可读的文本内容。

binlog日志结构

binlog日志的结构大概是长这样的，它由索引文件和binlog文件组成，其中binlog事件又包含通用头、提交头和事件体3个部分组成。

首先说说索引文件，索引文件的每一行都包含了一个binlog文件的完整文件名(类似host-bin.001)，一些命令比如flush logs将所有日志写入磁盘会影响到索引文件。

每个binlog文件以若干个binlog事件组成，以格式描述事件(Format_description)作为文件头(上面的binlog图片Format_desc事件)，以日志轮换事件(rotate)作为文件尾。

Format_description包含binlog文件的服务器信息、文件状态的关键信息等。如果服务器关闭或者重启，则会创建一个新的binlog文件，同时写入一个新的format_description。他的格式大致如下。

1. 2                binlog-version  
2. string[50]       mysql-server version  
3. 4                create timestamp  
4. 1                event header length  
5. string[p]        event type header lengths 

日志轮换事件则包含下一个binlog的文件名以及开始读取的位置，它由服务器写完binlog后添加到文件尾，轮换事件并不会每次都存在，格式如下。

1. if binlog-version > 1 {  
2. 8              position  
3. }  
4. string[p]      name of the next binlog 

binlog事件包含若干个事务组成的组(group)，每个组对应一个事务，如果是create alter语句不属于事务语句的话，则他们本身就是一个组，每个组要么全部执行，要么都不执行。

binlog事件结构

每个binlog事件由3个部分组成：

1.  通用头，包含binlog中所有事件具备的基本信息。
2.  提交头，对于不同类型的事件来说，提交头的内容也不尽相同
3.  事件体，存储事件的主要数据，同样对于不同类型事件也不同。

binlog轮换和清理

从上面的例子我们也可以看出来，binlog并非只有一个，而基于真实的场景来说，始终写一个binlog文件肯定也是不可取的，而binlog轮换主要有3个场景：

1.  服务器启动，每次服务器启动都会生成一个新的binlog文件。
2.  达到最大大小，可以通过binlog-cache-size控制大小，达到最大大小后将更换。
3.  显示刷新，flush logs将所有日志写入磁盘，这时候会创建一个新的文件写入，从第一个例子也能看出来执行完之后生成了一个新的日志binlog.000030的文件并且开始的位置是4。

随着时间的推移，我们的binlog文件会越来越多，这时候有两种方式可以清除binlog：

1.  通过设置expire-logs-days控制想保留的binlog日志文件天数，系统将会自动清理。
2.  通过PURGE BINARY LOGS手动清理

relay-log结构

relay-log中继日志是连接master和slave的核心，我们来深入了解一下它的结构和使用。

image-20200909161115718

relay-log的结构和binlog非常相似，只不过他多了一个master.info和relay-log.info的文件。

master.info记录了上一次读取到master同步过来的binlog的位置，以及连接master和启动复制必须的所有信息。

relay-log.info记录了文件复制的进度，下一个事件从什么位置开始，由sql线程负责更新。

上一篇文章我们提到了整个复制流程的过程大概是这个样子：

知道binlog和relay-log的结构之后，我们重新梳理一下整个链路的流程，这里我们假定master.info和relay-log.info都是存在的情况：

1.  Master收到客户端请求语句，在语句结束之前向二进制日志写入一条记录，可能包含多个事件。
2.  此时，一个Slave连接到Master，Master的dump线程从binlog读取日志并发送到Slave的IO线程。
3.  IO线程从master.info读取到上一次写入的最后的位置。
4.  IO线程写入日志到relay-log中继日志，如果超过指定的relay-log大小，写入轮换事件，创建一个新的relay-log。
5.  更新master.info的最后位置
6.  SQL线程从relay-log.info读取进上一次读取的位置
7.  SQL线程读取日志事件
8.  在数据库中执行sql
9.  更新relay-log.info的最后位置
10.  Slave记录自己的binlog日志

但是在这里IO和SQL线程有会产生重复事件的问题，举一个场景：

1.  先记录中继日志，然后更新master.info位置
2.  此时服务器崩溃，写入master.info失败
3.  服务器恢复，再次同步从master.info获取到的是上一次的位置，会导致事件重复执行

既然会有这个问题还为什么要这样做呢？假设反过来，先更新master.info再记录中继日志，这样带来的问题就是丢失数据了。而mysql认为丢失比重复更严重，所以要先刷新日志，保大还是保小mysql帮你做了决定。