前言

MySQL 的 Binlog 记录着 MySQL 数据库的所有变更信息，了解 Binlog 的结构可以帮助我们解析Binlog，甚至对 Binlog 进行一些修改，或者说是“篡改”，例如实现类似于 Oracle 的 flashback 的功能，恢复误删除的记录，把 update 的记录再还原回去等。本文将带您探讨一下这些神奇功能的实现，您会发现比您想象地要简单得多。本文指的 Binlog 是 ROW 模式的 Binlog，这也是 MySQL 8 里的默认模式，STATEMENT 模式因为使用中有很多限制，现在用地越来越少了。

Binlog的结构

Binlog由事件(event)组成，请注意是事件(event)不是事务(transaction)，一个事务可以包含多个事件。事件描述对数据库的修改内容。
从 MySQL 5 版本开始，Binlog 采用的是 v4 版本。事件的类型根据 MySQL 的内部文档，有下面36类：

enum Log_event_type { 
  UNKNOWN_EVENT= 0, 
  START_EVENT_V3= 1, 
  QUERY_EVENT= 2, 
  STOP_EVENT= 3, 
  ROTATE_EVENT= 4, 
  INTVAR_EVENT= 5, 
  LOAD_EVENT= 6, 
  SLAVE_EVENT= 7, 
  CREATE_FILE_EVENT= 8, 
  APPEND_BLOCK_EVENT= 9, 
  EXEC_LOAD_EVENT= 10, 
  DELETE_FILE_EVENT= 11, 
  NEW_LOAD_EVENT= 12, 
  RAND_EVENT= 13, 
  USER_VAR_EVENT= 14, 
  FORMAT_DESCRIPTION_EVENT= 15, 
  XID_EVENT= 16, 
  BEGIN_LOAD_QUERY_EVENT= 17, 
  EXECUTE_LOAD_QUERY_EVENT= 18, 
  TABLE_MAP_EVENT = 19, 
  PRE_GA_WRITE_ROWS_EVENT = 20, 
  PRE_GA_UPDATE_ROWS_EVENT = 21, 
  PRE_GA_DELETE_ROWS_EVENT = 22, 
  WRITE_ROWS_EVENT = 23, 
  UPDATE_ROWS_EVENT = 24, 
  DELETE_ROWS_EVENT = 25, 
  INCIDENT_EVENT= 26, 
  HEARTBEAT_LOG_EVENT= 27, 
  IGNORABLE_LOG_EVENT= 28,
  ROWS_QUERY_LOG_EVENT= 29,
  WRITE_ROWS_EVENT = 30,
  UPDATE_ROWS_EVENT = 31,
  DELETE_ROWS_EVENT = 32,
  GTID_LOG_EVENT= 33,
  ANONYMOUS_GTID_LOG_EVENT= 34,
  PREVIOUS_GTIDS_LOG_EVENT= 35, 
  ENUM_END_EVENT 
  /* end marker */ 
};

每个 Binlog 文件总是以 Format Description Event 作为开始，以 Rotate Event 结束作为结束，我们来看一个 Binlog 的例子：

mysql>  show binlog events in 'scut.000023';
+-------------+-----+----------------+-----------+-------------+--------------------------------------------------------+
| Log_name    | Pos | Event_type     | Server_id | End_log_pos | Info                                                   |
+-------------+-----+----------------+-----------+-------------+--------------------------------------------------------+
| scut.000023 |   4 | Format_desc    |      1024 |         123 | Server ver: 5.7.31-0ubuntu0.16.04.1-log, Binlog ver: 4 |
| scut.000023 | 123 | Previous_gtids |      1024 |         154 |                                                        |
| scut.000023 | 154 | Anonymous_Gtid |      1024 |         219 | SET @@SESSION.GTID_NEXT= 'ANONYMOUS'                   |
| scut.000023 | 219 | Query          |      1024 |         291 | BEGIN                                                  |
| scut.000023 | 291 | Rows_query     |      1024 |         330 | # delete from tt1                                      |
| scut.000023 | 330 | Table_map      |      1024 |         378 | table_id: 111 (test.tt1)                               |
| scut.000023 | 378 | Delete_rows    |      1024 |         434 | table_id: 111 flags: STMT_END_F                        |
| scut.000023 | 434 | Xid            |      1024 |         465 | COMMIT /* xid=216 */                                   |
| scut.000023 | 465 | Rotate         |      1024 |         507 | scut.000024;pos=4                                      |
+-------------+-----+----------------+-----------+-------------+--------------------------------------------------------+
9 rows in set (0.00 sec)

关于“show binlog events”语法显示的每一列的作用说明如下：

列名	说明
Log_name	当前事件所在的 binlog 文件名称
Pos	当前事件的开始位置，每个事件都占用固定的字节大小，结束位置(End_log_position)减去Pos，就是这个事件占用的字节数。
Event_type	表示事件的类型
Server_id	表示产生这个事件的 MySQL server_id
End_log_position	下一个事件的开始位置
Info	当前事件的描述信息

每个事件类型的说明可以参考 MySQL 的内部文档，我们这里说明一下这里遇到的几个事件类型：

事件名	说明
Format_desc	是 binlog 文件的第一个事件。在 Info 列，我们可以看到，其标明了 MySQL Server 的版本是5.7.31， Binlog 版本是4。
Previous_gtids	这是表示之前的 Binlog 文件中，已经执行过的 GTID。需要我们开启 GTID 选项，这个事件才会有值。
Anonymous_Gtid	没有开启 GTID 选项时，每个事务开始的事件；
Query	是向 Binlog 发生一个语句，这里是事务的开始语句 begin。
Rows_query	记录SQL，这个事件只有当参数 binlog_rows_query_log_events 为 TRUE 的情况下才会产生，这个参数的默认为值为 FALSE。
Table_map	记录将要被修改的表的结构
Delete_rows	从表中删除一个记录
Xid	事务 commit 的时候写入事务 ID
Rotate	Rotate Event是每个Binlog文件的结束事件。在Info列中，我们看到了其指定了下一个 Binlog文件的名称是 mysql-bin.000018。

根据官方文档，事件（event）数据结构如下：

+=====================================+
| event  | timestamp         0 : 4    |
| header +----------------------------+
|        | type_code         4 : 1    |
|        +----------------------------+
|        | server_id         5 : 4    |
|        +----------------------------+
|        | event_length      9 : 4    |
|        +----------------------------+
|        | next_position    13 : 4    |
|        +----------------------------+
|        | flags            17 : 2    |
|        +----------------------------+
|        | extra_headers    19 : x-19 |
+=====================================+
| event  | fixed part        x : y    |
| data   +----------------------------+
|        | variable part              |
+=====================================+

恢复误删除的记录

现在我们已经了解了 Binlog 的结构，我们可以试着修改 Binlog 里的数据。例如前面举例的 Binlog 删除了一条记录，我们可以试着把这条记录恢复，Binlog 里面有个删除行（DELETE_ROWS_EVENT）的事件，就是这个事件删除了记录，这个事件和写行（WRITE_ROWS_EVENT）的事件的数据结构是完全一样的，只是删除行事件的类型是32，写行事件的类型是30，我们把对应的 Binlog 位置的32改成30即可把已经删除的记录再插入回去。从前面的“show binlog events”里面可看到这个 DELETE_ROWS_EVENT 是从位置378开始的，这里的位置就是 Binlog 文件的实际位置（以字节为单位）。从事件（event）的结构里面可以看到 type_code 是在 event 的第5个字节，我们写个 Python 小程序把把第383（378+5=383）字节改成30即可。当然您也可以用二进制编辑工具来改。下面是这个 Python 小程序的例子：

#! /usr/bin/python3
import sys

if len(sys.argv) != 3:
        print ('Please run chtype.py inputType changedType.')
        sys.exit()

inputType=open(sys.argv[1],"rb")
changedType=open(sys.argv[2],"wb")

changedType.write(inputType.read(382))
changedType.write(chr(30).encode())
inputType.seek(1,1)
while True:
  line = inputType.readline()  
  if not line:
        break
  changedType.write(line)
  
inputType.close()
changedType.close()

我们把原来的 Binlog 和修改后的 Binlog 进行一个对比：
Binlog 修改对比

发现这两个 Binlog只有一个字节有区别，也就是 type_code 从32变成了30，注意 Binlog 里面显示的是16进制的数字。
我们分别应用一下原来的 Binlog 和修改后的 Binlog，看看效果如何？

$ mysql  -e "select * from test.tt1";
$ mysqlbinlog ./scut.000023_ch |mysql
$ mysql  -e "select * from test.tt1";
+---------------------+
| col1                |
+---------------------+
| aaaaaaaaaaaaaaaaaaa |
+---------------------+
$ mysqlbinlog ./scut.000023 |mysql
$ mysql  -e "select * from test.tt1";
$ mysqlbinlog ./scut.000023_ch |mysql
$ mysql  -e "select * from test.tt1";
+---------------------+
| col1                |
+---------------------+
| aaaaaaaaaaaaaaaaaaa |
+---------------------+

我们发现这两个 Binlog 可以分别把对应的记录删除和插入到 MySQL 数据库中，这样我们就成功地实现了类似于 Oracle 的 flashback 功能。

找出 Binlog 中的大事务

由于 ROW 模式的 Binlog 是每一个变更都记录一条日志，因此一个简单的 SQL，在 Binlog 里可能会产生一个巨无霸的事务，例如一个不带 where 的 update 或 delete 语句，修改了全表里面的所有记录，每条记录都在 Binlog 里面记录一次，结果是一个巨大的事务记录。这样的大事务经常是产生麻烦的根源。我的一个客户有一次向我抱怨，一个 Binlog 前滚，滚了两天也没有动静，我把那个 Binlog 解析了一下，发现里面有个事务产生了 1.4G 的记录，修改了66万条记录！下面是一个简单的找出 Binlog 中大事务的 Python 小程序，我们知道用 mysqlbinlog 解析的 Binlog，每个事务都是以BEGIN 开头，以 COMMIT 结束。我们找出 BENGIN 前面的“# at”的位置，检查 COMMIT 后面的“# at”位置，这两个位置相减即可计算出这个事务的大小，下面是这个 Python程序的例子。

$ cat ./checkBigTran.py 
#! /usr/bin/python3
import sys

position=0
beginPosition=0
endPosition=0
maxSize=0
isEnd=0
for line in sys.stdin:
      if line[: 4]=='# at':
          position=int(line[5:])
          if isEnd:
             endPosition=position
             isEnd=0
      if line[: 5]=='BEGIN':
          beginPosition=position
      if line[: 6]=='COMMIT':
          isEnd=1
      if endPosition-beginPosition>maxSize:
          maxBeginPosition= beginPosition
          maxEndPosition=endPosition
          maxSize=endPosition-beginPosition

print("The largest transaction size is %d, the begion position is %d, the end position is %d." % (maxSize,maxBeginPosition,maxEndPosition))

用这个小程序检查一下可能包含大事务的 Binlog：

$ mysqlbinlog binlog1|./checkBigTran.py 
The largest transaction size is 1468183501, the begion position is 5737766, the end position is 1473921267.

发现里面果然包含了一个1.4G的大事务。

切割 Binlog 中的大事务

对于大的事务， MySQL 会把它分解成多个事件（注意一个是事务TRANSACTION，另一个是事件EVENT），事件的大小由参数 binlog-row-event-max-size 决定，这个参数默认是8K。因此我们可以把若干个事件切割成一个单独的略小的事务，例如下面这个 Binlog：

mysql> show binlog events in 'scut.000025';
+-------------+-----+----------------+-----------+-------------+--------------------------------------------------------+
| Log_name    | Pos | Event_type     | Server_id | End_log_pos | Info                                                   |
+-------------+-----+----------------+-----------+-------------+--------------------------------------------------------+
| scut.000025 |   4 | Format_desc    |      1024 |         123 | Server ver: 5.7.31-0ubuntu0.16.04.1-log, Binlog ver: 4 |
| scut.000025 | 123 | Previous_gtids |      1024 |         154 |                                                        |
| scut.000025 | 154 | Anonymous_Gtid |      1024 |         219 | SET @@SESSION.GTID_NEXT= 'ANONYMOUS'                   |
| scut.000025 | 219 | Query          |      1024 |         291 | BEGIN                                                  |
| scut.000025 | 291 | Rows_query     |      1024 |         343 | # insert into tt1 values ('1')                         |
| scut.000025 | 343 | Table_map      |      1024 |         391 | table_id: 111 (test.tt1)                               |
| scut.000025 | 391 | Write_rows     |      1024 |         429 | table_id: 111 flags: STMT_END_F                        |
| scut.000025 | 429 | Rows_query     |      1024 |         481 | # insert into tt1 values ('2')                         |
| scut.000025 | 481 | Table_map      |      1024 |         529 | table_id: 111 (test.tt1)                               |
| scut.000025 | 529 | Write_rows     |      1024 |         567 | table_id: 111 flags: STMT_END_F                        |
| scut.000025 | 567 | Xid            |      1024 |         598 | COMMIT /* xid=397 */                                   |
| scut.000025 | 598 | Rotate         |      1024 |         640 | scut.000026;pos=4                                      |
+-------------+-----+----------------+-----------+-------------+--------------------------------------------------------+
12 rows in set (0.01 sec)

这个 Binlog 的两个 insert 是在一个事务里面完成的，我们可以两个事务之间插入 xid、Anonymous_Gtid, Query 等三个事件把一个事务切割成两个事务。 Rows_query 这个事件不用插入，这个事件是注释掉了的，记录的是执行的 SQL，这个事件只有在参数 binlog_rows_query_log_events 为 on 时才会有，默认是 off 。相应的 Python 程序如下：

# cat splitTran.py 
#! /usr/bin/python3
import sys

if len(sys.argv) != 3:
    print ('Please run splitTrans.py inputBinlog changedBinlog.')
    sys.exit()

inputBinlog=open(sys.argv[1],"rb")
changedBinlog=open(sys.argv[2],"wb")

changedBinlog.write(inputBinlog.read(429))   # read from the head of  input binlog file to the first insert, then write into the changed binlog file.
firstInsert=inputBinlog.tell()
inputBinlog.seek(567,0)  # locate to the xid event
changedBinlog.write(inputBinlog.read(31))  # read from 567 to 598, write xid event, into the changed binlog file.
inputBinlog.seek(154,0)  # locate to the Anonymous_Gtid, Query events.
changedBinlog.write(inputBinlog.read(137))  # read from 154 to 291, write Anonymous_Gtid, Query events into changed binlog file.
inputBinlog.seek(firstInsert)
while True:
      line = inputBinlog.readline()  
      if not line:
           break
      changedBinlog.write(line)
  
inputBinlog.close()
changedBinlog.close()

我们执行这个 Python 程序，生成一个新的 Binlog ，然后把新的 Binlog 应用到 MySQL。

$  ./splitTran.py scut.000025 scut.000025_ch
$ mysqlbinlog scut.000025_ch |mysql
$

我们看看执行地效果：


mysql> show binlog events in 'scut.000026';
+-------------+-----+----------------+-----------+-------------+------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| Log_name    | Pos | Event_type     | Server_id | End_log_pos | Info                                                                                                                               |
+-------------+-----+----------------+-----------+-------------+------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| scut.000026 |   4 | Format_desc    |      1024 |         123 | Server ver: 5.7.31-0ubuntu0.16.04.1-log, Binlog ver: 4                                                                             |
| scut.000026 | 123 | Previous_gtids |      1024 |         154 |                                                                                                                                    |
| scut.000026 | 154 | Anonymous_Gtid |      1024 |         219 | SET @@SESSION.GTID_NEXT= 'ANONYMOUS'                                                                                               |
| scut.000026 | 219 | Query          |      1024 |         287 | BEGIN                                                                                                                              |
| scut.000026 | 287 | Rows_query     |      1024 |         439 | # BINLOG '
EbA7XxMABAAAMAAAAIcBAAAAAG8AAAAAAAEABHRlc3QAA3R0MQAB/gL+QAEYYumN
EbA7Xx4ABAAAJgAAAK0BAAAAAG8AAAAAAAEAAgAB//4BMeeyFcw=
' |
| scut.000026 | 439 | Table_map      |      1024 |         487 | table_id: 111 (test.tt1)                                                                                                           |
| scut.000026 | 487 | Write_rows     |      1024 |         525 | table_id: 111 flags: STMT_END_F                                                                                                    |
| scut.000026 | 525 | Xid            |      1024 |         556 | COMMIT /* xid=425 */                                                                                                               |
| scut.000026 | 556 | Anonymous_Gtid |      1024 |         621 | SET @@SESSION.GTID_NEXT= 'ANONYMOUS'                                                                                               |
| scut.000026 | 621 | Query          |      1024 |         689 | BEGIN                                                                                                                              |
| scut.000026 | 689 | Rows_query     |      1024 |         841 | # BINLOG '
F7A7XxMABAAAMAAAABECAAAAAG8AAAAAAAEABHRlc3QAA3R0MQAB/gL+QAE+WKbj
F7A7Xx4ABAAAJgAAADcCAAAAAG8AAAAAAAEAAgAB//4BMmfP2Zk=
' |
| scut.000026 | 841 | Table_map      |      1024 |         889 | table_id: 111 (test.tt1)                                                                                                           |
| scut.000026 | 889 | Write_rows     |      1024 |         927 | table_id: 111 flags: STMT_END_F                                                                                                    |
| scut.000026 | 927 | Xid            |      1024 |         958 | COMMIT /* xid=432 */                                                                                                               |
+-------------+-----+----------------+-----------+-------------+------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
14 rows in set (0.00 sec)

我们看到两个 insert 已经分开到两个事务里面了。

后记

ROW模式下，即使我们只更新了一条记录的其中某个字段，也会记录每个字段变更前后的值，这个行为是 binlog_row_image 参数控制的，这个参数有3个值，默认为FULL，也就是记录列的所有修改，即使字段没有发生变更也会记录。这样我们就可以实现类似 Oracle 的 flashback 的功能，我个人估计 MySQL 未来的版本从可能会基于 Binlog 推出这样的功能。
了解了 Binlog 的结构，再加上 Python 这把瑞士军刀，我们还可以实现很多功能，例如我们可以统计哪个表被修改地最多？我们还可以把 Binlog 切割成一段一段的，然后再重组，可以灵活地进行 MySQL 数据库的修改和迁移等工作。

使用Python解析并“篡改”MySQL的Binlog

文章目录

前言

Binlog的结构

恢复误删除的记录

找出 Binlog 中的大事务

切割 Binlog 中的大事务

后记

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