版本
mysql-8.0.22 社区版
概述
redo日志中记录了Innodb引擎对于数据页的修改，主要作用是用来在崩溃恢复过程中，保证数据的完整性。
Innodb引擎采用WAL机制来记录数据，即修改数据时，将redo日志优先记录到磁盘中，真正的数据修改会在后续刷脏过程中记录到磁盘。如果此时数据库意外退出，可以通过redo日志来恢复修改的数据。
源码
后续结合源码来介绍redo日志的各个模块。
文件
redo log的文件以格式ib_logfile[N]来命名，通过如下参数控制：
innodb_log_file_size = 48M // 每个redo文件的大小
innodb_log_files_in_group = 2 // redo文件的个数
innodb_log_group_home_dir=./ // redo文件的存放路径
redo log的文件通常在数据库初始化时创建：
create_log_files
// 删除遗留文件，如果存在的话
| for (unsigned i = 0; i <= num_old_files; i++)
sprintf(logfilename + dirnamelen, "ib_logfile%u", i);
unlink(logfilename);
// 创建新的redo文件， 并设置文件的大小
| for (unsigned i = 0; i < srv_n_log_files; i++) {
err = create_log_file(&files[i], logfilename);
// 为所有的redo log创建一个tablespace
| fil_space_create( "innodb_redo_log", dict_sys_t::s_log_space_first_id, ..
对于innodb来说，所有的redo文件被认为是一个文件，只创建了一个名为"innodb_redo_log"的tablespace，即所有的redo文件的space_id是相同的。
Block、LSN 、 SN
redo文件是循环进行写入，每次操作文件的Block大小为固定大小的512个字节。在这512个字节中，其中header占用12个字节，tailer暂用4个字节，剩余的空间用来记录redo的日志内容
#define OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE 512
| header(12 byte) | redo log record | tailer(4 byte) |
LSN为逻辑的日志序列号，是单调递增的。每次有新的redo日志记录，就会相应的增加。
在Innodb中会发现LSN的作用较多，包括用来计算redo日志的位置，用来确认redo日志是否可以重用，用来确认数据页是否可以刷脏等等。起到了一个逻辑时序的作用，LSN越小，代表本次操作越早。比如脏页落盘之前要先保证redo已经落盘，就是通过该脏页对应的LSN和已经落盘的LSN进行对比。
由于redo log是循环写入，总的日志文件大小是不变的，所以可以通过LSN和日志文件的大小，确定该LSN在redo日志中的位置。
SN 和 LSN是相互对应的，LSN可以理解为redo日志中物理文件的相对位置，SN便可以理解为真正的redo日志内容的相对位置，两者可以相互转换。
// 将sn转换为lsn，将每一个block添加header_size和tailer_size
log_translate_sn_to_lsn
// LOG_BLOCK_DATA_SIZE = OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE（512）- header_size - tailer_size
| (sn / LOG_BLOCK_DATA_SIZE * OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE + sn % LOG_BLOCK_DATA_SIZE + LOG_BLOCK_HDR_SIZE)
// 将lsn转换为sn， 将每一个block删除header_size和tailer_size
log_translate_lsn_to_sn
| sn = lsn / OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE * LOG_BLOCK_DATA_SIZE;
| sn = sn + lsn % OS_FILE_LOG_BLOCK_SIZE - header_size
后续会以LSN来描述redo的位置。
redo日志的写入
redo日志的写入流程如下：
- mtr（Mini transaction）写入函数，将redo 日志内容记录到mtr的buffer中
- mtr commit，将mtr buffer中的redo日志，记录到redo的log buffer中
- 将log buffer中的日志内容写入到系统缓存
- 进行一次flush_sync将系统缓存中的日志内容刷新到系统磁盘
- lsn对应的脏页如果已经刷新到磁盘，对redo log进行checkpoint
- checkpoint成功后，之前的redo日志便可以重复使用
其中mtr为innodb内部最小的原子事务操作，不再展开讨论。上述过程中分别对应redo日志的几个状态，关联几个可见的LSN（show engine innodb status 查看）如下：
---
LOG
---
Log sequence number 164495037 // 当前最大的LSN
Log buffer assigned up to 164495037
Log buffer completed up to 164495037
Log written up to 164495037 // 当前已经写入到系统缓存的LSN
Log flushed up to 164495037 // 当前已经刷新到磁盘的LSN
Added dirty pages up to 164495037
Pages flushed up to 161538614 // 当前脏页刷新到的LSN
Last checkpoint at 161538614 // 当前checkpoint的LSN
log_sys
log_sys为log_t类的对象，为全局唯一的对象，redo操作的相关信息均存在该对象中。
log_t *log_sys;
| sn // 当前最大的LSN(SN)
| write_lsn // 当前已经写入到系统缓存的LSN
| flushed_to_disk_lsn // 当前已经刷新到系统磁盘的LSN
| last_checkpoint_lsn // 当前已经checkpoint的LSN
| ...
| ...
该对象在系统启动时创建，同时初始化其中的部分变量。
srv_start
| log_sys_init
| | log_sys = UT_NEW_NOKEY(...);
| | ...
| | log.m_first_file_lsn = LOG_START_LSN;
log buffer
log buffer为redo日志在系统中的缓存，redo日志先暂存在log buffer中，由事务commit时，或者后台线程统一写入到系统缓存中。
定义
log buffer的定义如下，定义在log_sys中。
log_t *log_sys;
| buf // log buffer的buf指针
| buf_size // log buffer的大小
| buf_size_sn // 忽略header 和 tailer的log buffer的大小(同SN)
| buf_limit_sn // 当前buffer 允许写入的最大SN
| recent_written // 保证log buffer写入系统缓存时，是连续的
初始化
在log_sys对象初始化时同时初始化log buffer。
// 参数innodb_log_buffer_size控制log_buffer的大小
innodb_log_buffer_size = 16M
srv_start
| log_sys_init
| | ...
| | log_allocate_buffer(log)
| | | log.buf.create(srv_log_buffer_size);
log_buffer的大小并不是固定的，如果需要写入的长度大于log_buffer的长度，会自适应的堆log_buffer进行扩容。
写入
log buffer的写入流程如下：
- 分配start_len，根据写入的长度预留空间
- 根据mtr中存放的redo log，写入到log buffer中
- 写入完成后，将start_lsn 和 end_lsn 写入 recent_written
写入入口在mtr.commit时：
mtr_t::commit() <==> mtr_t::Command::execute
| 1. 根据写入的长度len，来预留空间，并分配start_lsn
| log_buffer_reserve(*log_sys, len)
| | sn_t start_sn = log.sn.fetch_add(len) // 将start_sn开始 长度为len的 空间预留下来
| | if (unlikely(end_sn > log.buf_limit_sn.load())
| | log_wait_for_space_after_reserving(log, handle); // 空间不足，等待足够的空间
|
| 2. 根据LSN，将redo内容写入log buffer中
| log_buffer_write
| | byte *ptr = log.buf + (start_lsn % log.buf_size); // 根据LSN定位地址
| | if (ptr >= buf_end) ptr -= log.buf_size; // buffer循环使用
| | std::memcpy(ptr, str, len);
|
| 3. 将start_lsn 和 end_lsn 写入recent_written
| log_buffer_write_completed
| | log.recent_written.add_link_advance_tail(start_lsn, end_lsn);
log buffer的使用，同redo日志的文件使用类似，以Block作为写入的单位（同redo日志的block对齐，为512个字节），逻辑上上是无限的空间，内存中是循环使用。地址定位使用LSN进行定位，在操作log buffer时，只需要考虑循环使用的覆盖即可。
log buffer的空间是否不足，是通过log.write_lsn来判断。log.write_lsn之前的数据是已经写入到系统缓存的数据，这部分buffer是可以覆盖复用的。只需要保证 log.write_lsn + buf_size_sn 大于 end_lsn即可。