日志系统:一条SQL更新语句是如何执行的?

SoruxGPT
发布于 2024-08-23 / 10 阅读
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日志系统:一条SQL更新语句是如何执行的?

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)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。

InnoDBredo 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 poscheckpoint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 logInnoDB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。

特性

Redo Log(重做日志)

Binlog(二进制日志)

产生位置

InnoDB 存储引擎内部

MySQL 服务器层

日志级别

物理日志,记录的是数据页的物理变更

逻辑日志,记录的是 SQL 语句的执行

主要功能

崩溃恢复,确保事务的持久性

数据恢复、主从复制、增量备份

写入时机

在事务提交之前,分为 preparecommit 阶段

事务提交时

记录内容

记录数据页的物理变化

记录 SQL 语句或行的变化(具体根据 binlog 格式)

存储位置

由 InnoDB 管理的文件,固定大小,循环写入

存储在 MySQL 数据目录中的 .bin 文件

日志格式

物理格式(物理位置和修改内容)

支持三种格式:STATEMENT(语句)、ROW(行)、MIXED(混合)

持久性保证

在事务提交前写入,并在系统崩溃时用于恢复已提交事务

在事务提交时写入,保证在崩溃后通过 binlog 进行数据恢复

是否参与恢复

是,通过 redo log 恢复未完成的事务以保证一致性

是,通过 binlog 恢复数据变更,特别是在主从复制和灾难恢复中

是否用于复制

否,不参与主从复制

是,binlog 是主从复制的基础,主库将 binlog 传给从库

空间管理

固定大小的文件,循环使用

不定大小的文件,按顺序写入,生成新的 binlog 文件

操作系统透明性

由 InnoDB 存储引擎透明处理

MySQL 服务器的高层功能,应用层可直接使用

是否与事务绑定

是,严格绑定事务,记录事务的物理变更

是,记录事务的提交信息,并与事务一起用于恢复和复制

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;
  1. 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。

  2. 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。

  3. 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。

  4. 执行器再生成这个操作的binlog,并把binlog写入磁盘。

  5. 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 logbinlog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?

  1. 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。

  2. 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。