日志系统:一条SQL更新语句是如何执行的?
首先看一下之前一条查询语句是怎么走的。
不过和查询语句不一样的是,更新语句还会涉及到两个重要的模块:redo log(重做日志)
和binlog(归档日志)
。
重要的日志模块:redo log
当一条记录需要更新的时候,InnoDB
引擎会先把记录写到redo log
中,并更新内存,这个时候更新就算完成了。同时,InnoDB
会在合适的时候把数据更新到磁盘当中去。
InnoDB
的redo log
是固定大小的,比如可以配置为一组4个文件,每个文件是1GB,那么这个redo log
总共就是4GB的容量,从头开始写,写到末尾就又回到开头循环写。
write pos
是当前记录的位置,一边写一边往后移动,当写到三号文件末尾的时候就回到0号文件的开头。
checkpoint
是当前要擦除的位置,也是往后推移并且循环的,擦除记录之前要把记录更新到数据文件中。
write pos
和checkpoint
之间的是还可以用来记录新操作的容量,如果说write pos
追上checkpoint
了,那就表示没有空间可以写入新操作了,这个时候就不能再执行新的更新操作了,得先停下来擦掉一些记录,把checkpoint
往前推进一些,空出一部分空间给新操作才可以。
有了redo log
,InnoDB就可以保证即使数据库发生异常重启了,之前提交的记录都不会丢失,这个能力叫做:crash-safe。
重要的日志模块:binlog
前面我们说过,MySQL整体来看,其实就有两块,一块是Server层,它主要做的是MySQL功能层面的事情。
还有一块是Engine引擎层,负责存储相关的具体事宜。上面说的redo log
是InnoDB
引擎特有的日志,而Server层也有自己的日志,称之为binlog
(归档日志)。
问:为什么会有两份日志?
答:因为最开始 MySQL 里并没有 InnoDB 引擎。MySQL 自带的引擎是 MyISAM,但是 MyISAM 没有 crash-safe 的能力,binlog 日志只能用于归档。而 InnoDB 是另一个公司以插件形式引入 MySQL 的,既然只依靠 binlog 是没有 crash-safe 能力的,所以 InnoDB 使用另外一套日志系统——也就是 redo log 来实现 crash-safe 能力。
mysql> create table T(ID int primary key, c int);
如果要将 ID=2 这一行的值加 1,SQL 语句就会这么写:
mysql> update T set c=c+1 where ID=2;
执行器先找引擎拿到ID=2的这一行。ID是主键,引擎会根据索引树找到这一行。如果ID=2这一行所在的数据页本来就在内存中,就直接返回给执行器。否则,需要到磁盘中读取数据到内存,然后再返回给引擎。
执行器拿到引擎给的行数据,把这个值加上1,比如原来是N,现在就是N+1,得到新的一行数据,再调用引擎接口写入这行新数据。
引擎将这行新数据库更新到内存中,同时把这个更新操作写入到
redo log
中,此时的redo log
处于prepare
的状态。然后告诉执行器执行完成了,随时可以提交事物。执行器再生成这个操作的
binlog
,并把binlog
写入磁盘。执行器调用引擎的提交事物接口,引擎把刚刚写入的
redo log
的状态修改为commit
提交,更新完成。
两阶段提交
为什么必须要"两阶段提交"?这是为了让两份日志之间的逻辑一致。
不妨使用反证法来说明:
由于 redo log
和 binlog
是两个独立的逻辑,如果不用两阶段提交,要么就是先写完 redo log
再写 binlog
,或者采用反过来的顺序。我们看看这两种方式会有什么问题。
仍然用前面的 update 语句来做例子。假设当前 ID=2 的行,字段 c 的值是 0,再假设执行 update 语句过程中在写完第一个日志后,第二个日志还没有写完期间发生了 crash,会出现什么情况呢?
先写 redo log 后写 binlog。假设在redo log写完,binlog还没有写完的时候,MySQL进程异常重启。由于我们前面说过的,redo log写完之后,系统即使崩溃了,也可以把数据恢复回来,所以恢复后这一行c=1,但是由于binlog没有记录这一条语句,因此,之后备份日志的时候,存起来的binlog里面就没有这条语句了。然后你就会发现如果需要用binlog来恢复临时库的话,由于这个binlog语句的丢失,这个临时库就会少了这一次的更新,恢复出来的这一行的c=0,出现了数据不一致问题。
先写 binlog 后写 redo log。如果在 binlog 写完之后 crash,由于 redo log 还没写,崩溃恢复以后这个事务无效,所以这一行 c 的值是 0。但是 binlog 里面已经记录了“把 c 从 0 改成 1”这个日志。所以,在之后用 binlog 来恢复的时候就多了一个事务出来,恢复出来的这一行 c 的值就是 1,与原库的值不同。
小结
redo log 用于保证 crash-safe 能力。innodb_flush_log_at_trx_commit 这个参数设置成 1 的时候,表示每次事务的 redo log 都直接持久化到磁盘。这个参数我建议你设置成 1,这样可以保证 MySQL 异常重启之后数据不丢失。sync_binlog 这个参数设置成 1 的时候,表示每次事务的 binlog 都持久化到磁盘。这个参数我也建议你设置成 1,这样可以保证 MySQL 异常重启之后 binlog 不丢失。