MySQL redo log 格式解析

本文简单介绍MySQL redo log 文件格式，本文涉及的MySQL 版本为8.0.20。

一、基础知识

1.1 字节序

在具体介绍redo log文件格式之前，先了解一下 InnoDB 数值类型的字节序，InnoDB采用大端字节序存储数值，这个与Binlog使用的小端字节序不同，举个例子，数值0x12345678，占用4个字节，不同的字节序其存储方式如下：

• 大端字节序：12 34 56 78
• 小端字节序：78 56 34 12

显然大端字节序更符合人的阅读习惯，然而目前使用广泛的x86架构CPU，比如Intel、AMD，都是小端字节序。

1.2 redo log 相关参数

• innodb_log_files_in_group，redo log文件个数，默认值2，取值范围2~100。
• innodb_log_file_size，单个redo log文件大小，默认值为48M，最小值4M，最大值为512G/innodb_log_files_in_group
• innodb_log_buffer_size，redo log 内存缓存大小，默认值16M。
• innodb_log_write_ahead_size，定义了预写入的大小，默认值8KB，最小值512B，最大值与页大小相同。
• innodb_log_checksums，是否为redo log启用checksum校验。

二、redo log格式

2.1 redo log 整体格式

MySQL redo log，默认配置下有两个文件，分别是ib_logfile0和ib_logfile1，这两个文件有完全相同的格式。redo log 文件最小单位是512字节的一个块，每个块的最后4个字节，存储这个块的checksum校验值。redo log 文件前4个块，也就是前2048个字节为文件头，文件头存储了redo log文件元数据信息和checkpoint信息。整体来看redo log文件格式如下：

0 --------------------------------
log file header block
512 ---------------------------------
checkpoint block1
1024--------------------------------
5.7保留，8.0用于加密
1536--------------------------------
checkpoint block2
2048--------------------------------
redo log record ...
xxxxx--------------------------------


块大小及文件头大小在源码中定义为：

#define OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE 512
constexpr uint32_t LOG_FILE_HDR_SIZE = 4 * OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE;

2.2 log file header block

log file header block，是redo log文件的第一个块，其结构如下：

0--------------------------------
log_head_format
4---------------------------------
未使用
8--------------------------------
start_lsn
16--------------------------------
log_head_creator
48--------------------------------
未使用
508--------------------------------
checksum
512--------------------------------


• log_head_format，占用4个字节，redo log 格式版本号，当前最新版本号为4，如下：

  LOG_HEADER_FORMAT_5_7_9 = 1,
  LOG_HEADER_FORMAT_8_0_1 = 2,
  LOG_HEADER_FORMAT_8_0_3 = 3,
  LOG_HEADER_FORMAT_8_0_19 = 4,
  LOG_HEADER_FORMAT_CURRENT = LOG_HEADER_FORMAT_8_0_19

• start_lsn，初始值为16*512，这个值在初始化及切换redo log 文件时写入

• log_head_creator，占用32个字节，值为MySQL 8.0.20

• checksum，该block块的checksum值

关于 log file header block 结构填充见源码函数：log_files_header_fill()，log0chkp.cc

2.3 checkpoint block

redo log 前4个块中，有两个checkpoint块，这两个checkpoint块有完全相同的结构，如下：

0--------------------------------
checkpoint_no
8---------------------------------
checkpoint_lsn
16--------------------------------
lsn_offset
24--------------------------------
innodb_log_buffer_size
32--------------------------------
未使用
508--------------------------------
checksum
512--------------------------------


• checkpoint_no ，每次checkpoint完成后，递增1。
• checkpoint_lsn，lsn值，崩溃恢复从这个位置开始。
• lsn_offset，lsn在redo log文件内的偏移，通过函数log_files_real_offset_for_lsn()计算获得。
• innodb_log_buffer_size，参数innodb_log_buffer_size的大小，官方文档也没有说明该字段有什么用。
• checksum值，该block块的checksum值。

checkpoint 块相关函数：

• log_create_first_checkpoint()
• log_files_write_checkpoint()

注意：
虽然每个redo log文件都有相同的文件头结构（起始4个块）,但是checkpoint的两个块，只有第一个redo log file（ib_logfile0）有效，其他redo log file 的checkpoint块填充0。在崩溃恢复时，也只读ib_logfile0文件的checkpoint信息。

2.4 redo log data block

redo log 文件前4个块以外的数据块，都是用于存储redo log 记录用的，称之为redo log data block，它们有相同的格式，如下：

0--------------------------------
hdr_no
4---------------------------------
data_len
6--------------------------------
first_rec_group
8--------------------------------
checkpoint_no
12--------------------------------
data part
508--------------------------------
checksum
512--------------------------------


• hdr_no，占用4个字节，表示块号，值必须大于0，其最高位是flush标志位，设置为1，表示这个块已经刷到磁盘。最大允许的块号为：LOG_BLOCK_MAX_NO = 0x3FFFFFFFUL + 1;
• data_len，占用2个字节，表示当前块写入的字节数，包括块头的12个字节。这2个字节的最高位用来存储当前块是否加密。
• first_rec_group，占用2个字节，用来存储mtr log 第一个记录开始的偏移。如果这个值不为0，recover可以从这个偏移点开始解析日志。
• checkpoint_no，占用4字节，当最新的log block被写入时的log_sys->next_checkpoint_no的低4字节。