MySQL逻辑架构大致可以分为两层：

• 服务层：MySQL的核心服务功能，包括查询语句解析，词法语法分析，优化，缓存以及内置函数(日期，时间，数学，加密等)，跨存储引擎的功能：存储过程，触发器，视图等。
• 存储引擎：负责MySQL中数据的存储和提取。

我们知道在MySQL中，server层的日志，成为binlog(归档日志)，主要用来做主从复置和恢复时使用的。redo log是InnoDB引擎的日志，来实现crash-safe能力。

为什么会有两份日志呢？
因为MySQL早期版本中没有InnoDB引擎，MySQL自带的引擎是MyISAM，MyISAM是没有crash-safe能力的，直到将InnoDB以插件的形式引入，InnoDB使用Redo Log来实现crash-safe能力。

binlog和Redo Log主要有以下三点不同:

1. Redo Log是InnoDB引擎特有的；binlog是MySQL的server层实现的，不管哪种引擎，都会有binlog。
2. Redo Log是物理日志，记录数据是怎么变化的；binlog是逻辑日志，记录的是语句的逻辑操作。
3. Redo Log是循环写的，空间固定会用完；binlog是追加写入的，文件写到一定大小后会切换到下一个，并不会覆盖以前的日志。

InnoDB如何保证crash-safe，MySQL服务器宕机重启后：

• 所有已经提交的事务的数据仍然存在
• 所有没有提交的事务的数据自动回滚

InnoDB通过Redo Log和Undo Log保证以上两点。在每个事务提交的时候，将Redo Log写入硬件存储，这样做会牺牲一些性能，但是可靠性最好。为了平衡两者，InnoDB提供了一个innodb_flush_log_at_trx_commit系统变量，用户可以根据应用的需求自行调整。通过redo日志将所有已经提交的事务恢复，已经prepare但是没有commit的事务将会应用undo log做rollback。
在更新数据时，先写日志，再写磁盘，就是所谓的WAL技术(Write-Ahead Logging)。InnoDB引擎先把记录写到Redo Log中，再更新内存，这个时候认为更新就完成了。InnoDB引擎会在适当的时候，将这个记录更新到磁盘里面，一般会在系统比较空闲的时候。

为保证数据的一致性，就必须保证binlog和Redo Log的一致性，MySQL引入两阶段提交(two phase commit or 2pc)，来保证数据一致性。具体做法是将Redo log的写入拆成了两个步骤:prepare和commit，这就是所谓的"两阶段提交”。

在主从复制场景下，MySQL内部会自动将普通事务当作一个XA事务(内部分布式事务)来处理：

• 自动为每个事务分配一个唯一的ID（XID）
• COMMIT会被自动的分成Prepare和Commit两个阶段
• Binlog会被当做事务协调者（Transaction Coordinator），Binlog Event会被当做协调者日志

Binlog在2PC中充当了事务的协调者（Transaction Coordinator）。由Binlog来通知InnoDB引擎来执行prepare，commit或者rollback的步骤。事务提交的整个过程如下：

mysql_redo_bin_log.png

分析此图，当事务提交时（执行commit语句），分别对应以下几个阶段：

1. 协调者准备阶段（Prepare Phase）
   此时SQL已经成功执行了，已经产生了语句的redo和undo内存日志，已经进入了事务commit步骤。然后告诉引擎做Prepare完成第一阶段，Prepare阶段就是写Prepare Log（Prepare Log也是Redo Log），将事务状态设为TRX_PREPARED，写Prepare XID（事务ID号）到Redo Log。写XID到Redo Log的时候会一并把Redo Log刷新到磁盘，这个时候Redo Log的日志量大小取决于执行SQL语句时产生的Redo是否被刷盘，这个刷盘是随机的，后台Master线程每秒钟都会刷新一次。

2. 协调者提交阶段（Commit Phase）

2.1 记录协调者日志，即Binlog日志
如果事务涉及的所有存储引擎的Prepare都执行成功，则调用TC_LOG_BINLOG::log_xid方法将SQL语句写到Binlog（write()将binary log内存日志数据写入文件系统缓存，fsync()将binary log文件系统缓存日志数据永久写入磁盘），同时也会把XID写入到Binlog。此时，事务已经铁定要提交了。否则，调用ha_rollback_trans方法回滚事务，而SQL语句实际上也不会写到binlog。

2.2 告诉引擎做Commit
最后，调用引擎的Commit完成事务的提交。并且会对事务的undo log从prepare状态设置为提交状态（可清理状态），刷新Commit Log到Redo Log，释放锁，释放mvcc相关的read view等等；将事务设为TRX_NOT_STARTED状态。

记录Binlog是在InnoDB引擎Prepare（即Redo Log写入磁盘）之后，这点至关重要。另外需要注意的一点就是，SQL语句产生的Redo日志会一直刷新到磁盘（master thread每秒fsync redo log），而Binlog是事务commit时才刷新到磁盘，如果binlog太大则commit时会慢。

由上面的二阶段提交流程可以看出，通过两阶段提交方式保证了无论在任何情况下，事务要么同时存在于存储引擎和binlog中，要么两个里面都不存在，可以保证事务的binlog和redo log顺序一致性。一旦阶段2中持久化Binlog完成，就确保了事务的提交。此外需要注意的是，每个阶段都需要进行一次fsync操作才能保证上下两层数据的一致性。阶段1的fsync由参数innodb_flush_log_at_trx_commit=1控制，阶段2的fsync由参数sync_binlog=1控制，俗称“双1”，是保证crash-safe的根本。

参考:
https://en.wikipedia.org/wiki/Two-phase_commit_protocol