海山数据库(He3DB)源码详解：海山MySQL redo日志-日志文件组 ...

# 1、日志文件组
MySQL的数据目次下默认有两个名为ib_logfile0和ib_logfile1的文件，log buffer中的日志默认环境下就是刷新到这两个磁盘文件中。
假如对默认的redo日志文件不满足，可以通过下边几个启动参数来调治：

• innodb_log_group_home_dir：该参数指定了redo日志文件所在的目次，默认值就是当前的数据目次。
  
• innodb_log_file_size：该参数指定了每个redo日志文件的巨细，默认值为48MB
  
• innodb_log_files_in_group：该参数指定redo日志文件的个数，默认值为2，最大值为100。
  

从上边的描述中可以看到，磁盘上的redo日志文件不但一个，而是以一个日志文件组的形式出现的。这些文件以ib_logfile[数字]（数字可以是0、1、2…）的形式进行命名。在将redo日志写入日志文件组时，是从ib_logfile0开始写，假如ib_logfile0写满了，就接着ib_logfile1写，同理，ib_logfile1写满了就去写ib_logfile2，依此类推。假如写到最后一个文件该咋办？那就重新转到ib_logfile0继承写，所以整个过程如下图所示：

统共的redo日志文件巨细实在就是：innodb_log_file_size × innodb_log_files_in_group
2、redo日志文件格式

前文说过log buffer本质上是一片连续的内存空间，被分别成了多少个512字节巨细的block。将log buffer中的redo日志刷新到磁盘的本质就是把block的镜像写入日志文件中，所以redo日志文件实在也是由多少个512字节巨细的block组成。redo日志文件组中的每个文件巨细都一样，格式也一样，都是由两部分组成：

• 前2048个字节，也就是前4个block是用来存储一些管理信息的
  
• 从第2048字节今后是用来存储log buffer中的block镜像的
  所以上文所说的循环使用redo日志文件，实在是从每个日志文件的第2048个字节开始算，如图所示：
  

这里需要介绍一下每个redo日志文件前2048个字节，也就是前4个特别block的格式是怎样的，如图所示。

其中，第一个block为log file header，包罗以下属性：

• LOG_HEADER_FORMAT : 4B，redo日志的版本，该值永久为1
  
• LOG_HEADER_PAD1 : 4B，字节填充
  
• LOG_HEADER_START_LSN : 8B，标记本redo日志文件开始的LSN值，也就是文件偏移量为2048字节初对应的LSN值
  
• LOG_HEADER_CREATOR : 32B，一个字符串，标记本redo日志文件的创建者是谁。正常运行时该值为MySQL的版本号，比如："MySQL使用mysqlbackup下令创建的redo日志文件的该值为"ibbackup"和创建时间。
  
• LOG_BLOCK_CHECKSUM : 4B，本block的校验值
  

第二个block为checkpoint1，该块中记录了关于checkpoint一些属性:

• LOG_CHECKPOINT_NO : 8B，服务器做的checkpoint编号，每做一次checkpoint，该值就加1。
  
• LOG_CHECKPOINT_LSN : 8B，服务器做checkpoint竣事时对应的LSN值，系统奔溃恢复时将从该值开始。
  
• LOG_CHECKPOINT_OFFSET : 8B，上个属性中的LSN值在redo日志文件组中的偏移量
  
• LOG_CHECKPOINT_LOG_BUF_SIZE : 8B，服务器在做checkpoint操纵时对应的logbuffer的巨细
  
• LOG_BLOCK_CHECKSUM : 4B，本block的校验值
  

第四个blockcheckpoint2与checkpoint1中的结构属性相同，因此不做赘述。
3、源码解析

3.1 日志文件组结构体

1. struct log_group_t{
2.         /** log group identifier (always 0) */
3.         ulint                                id;
4.         /** number of files in the group */
5.         ulint                                n_files;
6.         /** format of the redo log: e.g., LOG_HEADER_FORMAT_CURRENT */
7.         ulint                                format;
8.         /** individual log file size in bytes, including the header */
9.         lsn_t                                file_size
10.         /** file space which implements the log group */;
11.         ulint                                space_id;
12.         /** corruption status */
13.         log_group_state_t                state;
14.         /** lsn used to fix coordinates within the log group */
15.         lsn_t                                lsn;
16.         /** the byte offset of the above lsn */
17.         lsn_t                                lsn_offset;
18.         /** unaligned buffers */
19.         byte**                                file_header_bufs_ptr;
20.         /** buffers for each file header in the group */
21.         byte**                                file_header_bufs;
23.         /** used only in recovery: recovery scan succeeded up to this
24.         lsn in this log group */
25.         lsn_t                                scanned_lsn;
26.         /** unaligned checkpoint header */
27.         byte*                                checkpoint_buf_ptr;
28.         /** buffer for writing a checkpoint header */
29.         byte*                                checkpoint_buf;
30.         /** list of log groups */
31.         UT_LIST_NODE_T(log_group_t)        log_groups;
32. };

复制代码

日志文件组结构体中包罗了文件组id、文件数目、所包罗redo日志文件的类型等基本信息。别的，结构体中还有几个较为重要的字段：

• lsn : 日志组中用于确定位置的lsn
  
• lsn_offset : lsn的字节偏移量
  
• checkpoint_buf : 用于写入检查颔首部的缓冲区
  
• UT_LIST_NODE_T(log_group_t) log_groups : 将日志组链接起来的链表
  

3.2 刷盘时机

抱负状态下，事务一提交就会进行刷盘操纵，但实际上，刷盘的时机是根据策略来进行的。
InnoDB存储引擎为redo log的刷盘策略提供了innodb_flush_log_at_trx_commit参数，它支持三种策略：

• 0 ：设置为 0 的时候，表现每次事务提交时不进行刷盘操纵
  
• 1 ：设置为 1 的时候，表现每次事务提交时都将进行刷盘操纵（默认值）
  
• 2 ：设置为 2 的时候，表现每次事务提交时都只把redo log buffer内容写入page cache
  
• innodb_flush_log_at_trx_commit 参数默认为 1 ，也就是说当事务提交时会调用 fsync 对 redo log 进行刷盘
  
• 别的，InnoDB 存储引擎有一个背景线程，每隔1 秒，就会把 redo log buffer 中的内容写到文件系统缓存（page cache），然后调用 fsync 刷盘。
  

3.2.1 提交刷盘

提交刷盘主要涉及到两个关键函数：log_buffer_flush_to_disk()和log_write_up_to()

1. void
2. log_buffer_flush_to_disk(
3.         bool sync)
4. {
5.         ut_ad(!srv_read_only_mode);
6.         log_write_up_to(log_get_lsn(), sync);
7. }

复制代码

• 这段代码的功能是调用log_write_up_to()函数将日志缓冲区中的内容写入到磁盘上的日志文件中，直到最新的日志记录，并根据参数决定是否同时将日志数据刷新到磁盘。
  
• 是否进行刷盘操纵主要通过sync参数控制：sync为true，则进行刷盘操纵；否则只写入操纵系统的缓存。默认环境下，bool sync = true。
  

1. void
2. log_write_up_to(
3.         lsn_t        lsn,
4.         bool        flush_to_disk)
5. {
6.         byte*           write_buf;
7.         lsn_t           write_lsn;
9.         ut_ad(!srv_read_only_mode);
11.         if (recv_no_ibuf_operations) {
13.                 return;
14.         }
16. loop:
17.         ut_ad(++loop_count < 128);
19.         log_write_mutex_enter();
20.         ut_ad(!recv_no_log_write);
22.         lsn_t        limit_lsn = flush_to_disk
23.                 ? log_sys->flushed_to_disk_lsn
24.                 : log_sys->write_lsn;
26.         if (limit_lsn >= lsn) {
27.                 log_write_mutex_exit();
28.                 return;
29.         }
31. #ifdef _WIN32
32. # ifndef UNIV_HOTBACKUP
33.         /* write requests during fil_flush() might not be good for Windows */
34.         if (log_sys->n_pending_flushes > 0
35.             || !os_event_is_set(log_sys->flush_event)) {
36.                 log_write_mutex_exit();
37.                 os_event_wait(log_sys->flush_event);
38.                 goto loop;
39.         }
40. # else
41.         if (log_sys->n_pending_flushes > 0) {
42.                 goto loop;
43.         }
44. # endif  /* !UNIV_HOTBACKUP */
45. #endif /* _WIN32 */
47.         if (flush_to_disk
48.             && (log_sys->n_pending_flushes > 0
49.                 || !os_event_is_set(log_sys->flush_event))) {
51.                 /* Figure out if the current flush will do the job
52.                 for us. */
53.                 bool work_done = log_sys->current_flush_lsn >= lsn;
55.                 log_write_mutex_exit();
57.                 os_event_wait(log_sys->flush_event);
59.                 if (work_done) {
60.                         return;
61.                 } else {
62.                         goto loop;
63.                 }
64.         }
66.         log_mutex_enter();
67.         if (!flush_to_disk
68.             && log_sys->buf_free == log_sys->buf_next_to_write) {
69.                 /* Nothing to write and no flush to disk requested */
70.                 log_mutex_exit_all();
71.                 return;
72.         }
74.         log_group_t*        group;
75.         ulint                start_offset;
76.         ulint                end_offset;
77.         ulint                area_start;
78.         ulint                area_end;
79.         ulong                write_ahead_size = srv_log_write_ahead_size;
80.         ulint                pad_size;
82.         DBUG_PRINT("ib_log", ("write " LSN_PF " to " LSN_PF,
83.                               log_sys->write_lsn,
84.                               log_sys->lsn));
86.         if (flush_to_disk) {
87.                 log_sys->n_pending_flushes++;
88.                 log_sys->current_flush_lsn = log_sys->lsn;
89.                 MONITOR_INC(MONITOR_PENDING_LOG_FLUSH);
90.                 os_event_reset(log_sys->flush_event);
92.                 if (log_sys->buf_free == log_sys->buf_next_to_write) {
93.                         /* Nothing to write, flush only */
94.                         log_mutex_exit_all();
95.                         log_write_flush_to_disk_low();
96.                         return;
97.                 }
98.         }
100.         start_offset = log_sys->buf_next_to_write;
101.         end_offset = log_sys->buf_free;
103.         area_start = ut_calc_align_down(start_offset, OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE);
104.         area_end = ut_calc_align(end_offset, OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE);
106.         ut_ad(area_end - area_start > 0);
108.         log_block_set_flush_bit(log_sys->buf + area_start, TRUE);
109.         log_block_set_checkpoint_no(
110.                 log_sys->buf + area_end - OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE,
111.                 log_sys->next_checkpoint_no);
113.         write_lsn = log_sys->lsn;
114.         write_buf = log_sys->buf;
116.         log_buffer_switch();
118.         group = UT_LIST_GET_FIRST(log_sys->log_groups);
120.         log_group_set_fields(group, log_sys->write_lsn);
122.         log_mutex_exit();
124.         /* Calculate pad_size if needed. */
125.         pad_size = 0;
126.         if (write_ahead_size > OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE) {
127.                 lsn_t        end_offset;
128.                 ulint        end_offset_in_unit;
130.                 end_offset = log_group_calc_lsn_offset(
131.                         ut_uint64_align_up(write_lsn,
132.                                            OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE),
133.                         group);
134.                 end_offset_in_unit = (ulint) (end_offset % write_ahead_size);
136.                 if (end_offset_in_unit > 0
137.                     && (area_end - area_start) > end_offset_in_unit) {
138.                         /* The first block in the unit was initialized
139.                         after the last writing.
140.                         Needs to be written padded data once. */
141.                         pad_size = write_ahead_size - end_offset_in_unit;
143.                         if (area_end + pad_size > log_sys->buf_size) {
144.                                 pad_size = log_sys->buf_size - area_end;
145.                         }
147.                         ::memset(write_buf + area_end, 0, pad_size);
148.                 }
149.         }
151.         /* Do the write to the log files */
152.         log_group_write_buf(
153.                 group, write_buf + area_start,
154.                 area_end - area_start + pad_size,
155.                 ut_uint64_align_down(log_sys->write_lsn,
156.                                      OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE),
157.                 start_offset - area_start);
159.         srv_stats.log_padded.add(pad_size);
161.         log_sys->write_lsn = write_lsn;
163. #ifndef _WIN32
164.         if (srv_unix_file_flush_method == SRV_UNIX_O_DSYNC) {
165.                 /* O_SYNC means the OS did not buffer the log file at all:
166.                 so we have also flushed to disk what we have written */
167.                 log_sys->flushed_to_disk_lsn = log_sys->write_lsn;
168.         }
169. #endif /* !_WIN32 */
171.         log_write_mutex_exit();
173.         if (flush_to_disk) {
174.                 log_write_flush_to_disk_low();
175.         }
176. }

复制代码

• 该函数负责将日志数据从内存缓冲区写入到磁盘上的日志文件，并根据需要决定是否将这些数据同步（刷新）到磁盘。这个函数是数据库日志管理系统的焦点部分。
  

1、前期准备

1. byte*           write_buf;
2. lsn_t           write_lsn;
4. ut_ad(!srv_read_only_mode);
6. if (recv_no_ibuf_operations) {
8.         return;
9. }
11. loop:
12.         ut_ad(++loop_count < 128);

复制代码

  

• 初始化变量：write_buf和write_lsn，分别用于记录写入日志偏移量和写入日志lsn
  
• 断言检查：确保服务器不在只读模式下运行
  
• 假如recv_no_ibuf_operations为真，表现正在运行恢复操纵，此时不允许对日志文件进行操纵，函数直接返回
  
• 断言检查循环次数，防止无穷循环
  

  2、条件判断

1.         log_write_mutex_enter();
2.         ut_ad(!recv_no_log_write);
4.         lsn_t        limit_lsn = flush_to_disk
5.                 ? log_sys->flushed_to_disk_lsn
6.                 : log_sys->write_lsn;
8.         if (limit_lsn >= lsn) {
9.                 log_write_mutex_exit();
10.                 return;
11.         }

复制代码

  

• 假如limit_lsn大于或等于目标lsn，则直接退出互斥锁并返回，由于所需的日志已经写入或刷新到指定位置。
  

1. if (log_sys->n_pending_flushes > 0
2.         || !os_event_is_set(log_sys->flush_event)) {
3.         log_write_mutex_exit();
4.         os_event_wait(log_sys->flush_event);
5.         goto loop;
6. }

复制代码

  

• 检查是否有挂起的刷新操纵或flush_event变乱未设置。是的话，退出锁，等候flush_event，并进入循环。
  

1. if (flush_to_disk
2.         && (log_sys->n_pending_flushes > 0
3.         || !os_event_is_set(log_sys->flush_event))) {
5.         /* Figure out if the current flush will do the job
6.         for us. */
7.         bool work_done = log_sys->current_flush_lsn >= lsn;
9.         log_write_mutex_exit();
11.         os_event_wait(log_sys->flush_event);
13.         if (work_done) {
14.                 return;
15.         } else {
16.                 goto loop;
17.         }
18. }
20. log_mutex_enter();
21. if (!flush_to_disk
22.         && log_sys->buf_free == log_sys->buf_next_to_write) {
23.         /* Nothing to write and no flush to disk requested */
24.         log_mutex_exit_all();
25.         return;
26. }

复制代码

  

• 假如需要刷新到磁盘且有挂起的刷新操纵或flush_event未触发，则实行以下操纵
  
• 界说了一个布尔变量work_done，用于检查当前的刷新操纵是否已经包罗了目标日志序列号lsn。
  
• 假如current_flush_lsn大于或等于lsn，则work_done为真，那么函数直接返回。假如work_done不为真，则跳转到loop处循环
  
• 接下来，代码进入另一个互斥锁，检查是否不需要刷新到磁盘且日志缓冲区没有待写入的内容。假如这两个条件都满足，则退出全部相干的互斥锁并返回。
  

  3、日志写入准备

1. log_group_t*        group;  // 指向日志组的指针
2. ulint                start_offset;  // 日志缓冲区中待写入数据的起始偏移量
3. ulint                end_offset;    // 日志缓冲区中待写入数据的结束偏移量
4. ulint                area_start;    // 对齐后的待写入区域的起始偏移量
5. ulint                area_end;      // 对齐后的待写入区域的结束偏移量
6. ulong                write_ahead_size = srv_log_write_ahead_size;   // 写前日志大小
7. ulint                pad_size;   // 填充大小
9. DBUG_PRINT("ib_log", ("write " LSN_PF " to " LSN_PF,
10.                                 log_sys->write_lsn,
11.                                 log_sys->lsn));
13. if (flush_to_disk) {
14.         log_sys->n_pending_flushes++;   // 增加挂起的刷新操作计数
15.         log_sys->current_flush_lsn = log_sys->lsn;  // 记录当前正在刷新的日志序列号
16.         MONITOR_INC(MONITOR_PENDING_LOG_FLUSH);
17.         os_event_reset(log_sys->flush_event);
19.         if (log_sys->buf_free == log_sys->buf_next_to_write) {
20.                 /* Nothing to write, flush only */
21.                 log_mutex_exit_all();
22.                 log_write_flush_to_disk_low();
23.                 return;
24.         }
25. }
27. /* 计算待写入数据的起始和结束偏移量，以及对齐偏移量 */
28. start_offset = log_sys->buf_next_to_write;
29. end_offset = log_sys->buf_free;
31. area_start = ut_calc_align_down(start_offset, OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE);
32. area_end = ut_calc_align(end_offset, OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE);
34. ut_ad(area_end - area_start > 0);
36. log_block_set_flush_bit(log_sys->buf + area_start, TRUE);
37. log_block_set_checkpoint_no(
38.         log_sys->buf + area_end - OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE,
39.         log_sys->next_checkpoint_no);
41. write_lsn = log_sys->lsn;
42. write_buf = log_sys->buf;
44. log_buffer_switch();   // 切换缓冲区
46. group = UT_LIST_GET_FIRST(log_sys->log_groups);  // 从日志系统的日志组列表中获取第一个日志组
48. log_group_set_fields(group, log_sys->write_lsn);  // 设置日志组的字段，如当前的写入日志序列号
50. log_mutex_exit();
52. /* Calculate pad_size if needed. */
53. pad_size = 0;
54. /* 如果写前日志大小大于操作系统日志块大小，则需要计算填充大小 */
55. if (write_ahead_size > OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE) {
56.         lsn_t        end_offset;
57.         ulint        end_offset_in_unit;
59.         end_offset = log_group_calc_lsn_offset(
60.                 ut_uint64_align_up(write_lsn,
61.                                         OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE),
62.                 group);
63.         end_offset_in_unit = (ulint) (end_offset % write_ahead_size);
65.         if (end_offset_in_unit > 0
66.                 && (area_end - area_start) > end_offset_in_unit) {
67.                 /* The first block in the unit was initialized
68.                 after the last writing.
69.                 Needs to be written padded data once. */
70.                 pad_size = write_ahead_size - end_offset_in_unit;
72.                 if (area_end + pad_size > log_sys->buf_size) {
73.                         pad_size = log_sys->buf_size - area_end;
74.                 }
76.                 ::memset(write_buf + area_end, 0, pad_size);
77.         }
78. }

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• 这段代码的目的是在确保日志数据正确写入和刷新到磁盘的同时，处置惩罚对齐和填充等细节问题。通过使用互斥锁和条件判断，实现了在多线程环境下对日志系统的安全访问和同步。
  

  4、写入日志文件

1. /* 这行代码将缓冲区中从area_start到area_end + pad_size的数据写入到指定的日志组中。
2. * 写入的起始日志序列号是对log_sys->write_lsn向下对齐到OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE的结果，而偏移量则是start_offset - area_start，表示数据在缓冲区中的相对位置。 */
3. log_group_write_buf(
4.         group, write_buf + area_start,
5.         area_end - area_start + pad_size,
6.         ut_uint64_align_down(log_sys->write_lsn,
7.                                         OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE),
8.         start_offset - area_start);
10. srv_stats.log_padded.add(pad_size);  // 将填充大小pad_size添加到日志系统的填充统计中，有助于监控和调试日志写入过程中的填充情况。
12. log_sys->write_lsn = write_lsn;  // 更新日志系统的写入序列号write_lsn
14. /* 在非windowa平台上，将已刷新到磁盘的序列号flushed_to_disk_lsn更新为当前的写入序列号write_lsn */
15. #ifndef _WIN32
16.         if (srv_unix_file_flush_method == SRV_UNIX_O_DSYNC) {
17.                 log_sys->flushed_to_disk_lsn = log_sys->write_lsn;
18.         }
19. #endif /* !_WIN32 */
21. log_write_mutex_exit();
23. if (flush_to_disk) {
24.         log_write_flush_to_disk_low();  // 如果flush_to_disk为真，则调用log_write_flush_to_disk_low函数将日志数据真正刷新到磁盘上。这是确保数据持久化的关键步骤。
25. }

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• 这段代码是日志写入流程中的一部分，负责将数据写入日志组、更新统计信息和序列号、根据平台特性大概更新已刷新到磁盘的序列号，并终极释放互斥锁和（假如需要）将数据刷新到磁盘。
  

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