02 | 日志系統(tǒng):一條SQL更新語句是如何執(zhí)行的?

前面講過一條查詢語句的執(zhí)行過程一般經(jīng)過連接器,分析器,優(yōu)化器,執(zhí)行器等功能模塊,最后到達(dá)存儲引擎。接下來聊的是一條更新語句的執(zhí)行流程又是怎樣的呢?

你相信MySQL可以恢復(fù)半個月內(nèi)任意一秒的狀態(tài)嗎? 答案是可以的。

update T set c=c+1 where ID=2

前面我們說過,在一個表上有更新的時候,跟這個表有關(guān)的查詢緩存會失效,所以這條語句就會把表 T 上所有緩存結(jié)果都清空。這也就是我們一般不建議使用查詢緩存的原因。

分析器會通過詞法和語法解析知道這是一條更新語句。優(yōu)化器決定要使用 ID 這個索引。然后,執(zhí)行器負(fù)責(zé)具體執(zhí)行,找到這一行,然后更新。

與查詢流程不一樣的是,更新的流程還會涉及到兩個很重要的日志模塊

redo log(重要日志):redo log 是 InnoDB 引擎特有的

當(dāng)一條語句需要更新的時候,MySQL會先把需要修改的信息寫在日志上,等到空閑的時候才會去更新磁盤的信息,但是填寫日志的大小是固定的。

redo log 示意圖

如圖所示:redo log 大小分為4個文件

索引從0到3,每次寫日志從0號文件開始寫,一直寫到3號文件,一直這樣循環(huán)下去。

write pos 是當(dāng)前記錄的位置,一邊寫一邊后移,寫到第 3 號文件末尾后就回到 0 號文件開頭。checkpoint 是當(dāng)前要擦除的位置,也是往后推移并且循環(huán)的,擦除記錄前要把記錄更新到數(shù)據(jù)文件。

write pos 和 checkpoint 之間的是“粉板”上還空著的部分,可以用來記錄新的操作。如果 write pos 追上 checkpoint,這時候執(zhí)行新的更新,得停下來先擦掉一些記錄,把 checkpoint 推進(jìn)一下。有了 redo log,InnoDB 就可以保證即使數(shù)據(jù)庫發(fā)生異常重啟,之前提交的記錄都不會丟失,這個能力稱為crash-safe。

bin log(歸檔日志):MySQL 的 Server 層實現(xiàn)的,所有引擎都可以使用。

MySQL從整體來看分為兩層:一個是Server層,一個是引擎層。

redo log 是InnoDB引擎特有的日志,而Server層也有屬于自己的日志,我們稱為:binlog(歸檔日志)


為什么會有兩份日志呢?

因為最開始 MySQL 里并沒有 InnoDB 引擎。MySQL 自帶的引擎是 MyISAM,但是

MyISAM 沒有 crash-safe 的能力,binlog 日志只能用于歸檔。而 InnoDB 是另一個公司

以插件形式引入 MySQL 的,既然只依靠 binlog 是沒有 crash-safe 能力的,所以

InnoDB 使用另外一套日志系統(tǒng)——也就是 redo log 來實現(xiàn) crash-safe 能力。


這兩種日志有以下三點不同。

1. redo log 是 InnoDB 引擎特有的;binlog 是 MySQL 的 Server 層實現(xiàn)的,所有引擎都可以使用。

2. redo log 是物理日志,記錄的是“在某個數(shù)據(jù)頁上做了什么修改”;binlog 是邏輯日

志,記錄的是這個語句的原始邏輯,比如“給 ID=2 這一行的 c 字段加 1 ”。

3. redo log 是循環(huán)寫的,空間固定會用完;binlog 是可以追加寫入的。“追加寫”是指

binlog 文件寫到一定大小后會切換到下一個,并不會覆蓋以前的日志。

有了對這兩個日志的概念性理解,我們再來看執(zhí)行器和 InnoDB 引擎在執(zhí)行這個簡單的

update 語句時的內(nèi)部流程。


執(zhí)行流程


你可能注意到了,最后三步看上去有點“繞”,將 redo log 的寫入拆成了兩個步驟: prepare 和 commit,這就是"兩階段提交"。
第一階段(prepare):

? ? 首先,協(xié)調(diào)者在自身節(jié)點的日志中寫入一條的日志記錄,然后所有參與者發(fā)送消息prepare T,詢問這些參與者(包括自身),是否能夠提交這個事務(wù).

? ? 參與者在接受到這個prepare T 消息以后,會根據(jù)自身的情況,進(jìn)行事務(wù)的預(yù)處理,如果參與者能夠提交該事務(wù),則會將日志寫入磁盤,并返回給協(xié)調(diào)者一個ready T信息,同時自身進(jìn)入預(yù)提交狀態(tài)狀態(tài);如果不能提交該事務(wù),則記錄日志,并返回一個not commit T信息給協(xié)調(diào)者,同時撤銷在自身上所做的數(shù)據(jù)庫改;參與者能夠推遲發(fā)送響應(yīng)的時間,但最終還是需要發(fā)送的。


第二階段(commit):

? ? 協(xié)調(diào)者會收集所有參與者的意見,如果收到參與者發(fā)來的not commit T信息,則標(biāo)識著該事務(wù)不能提交,協(xié)調(diào)者會將Abort T? (abort終止) 記錄到日志中,并向所有參與者發(fā)送一個Abort T 信息,讓所有參與者撤銷在自身上所有的預(yù)操作;

? ? 如果協(xié)調(diào)者收到所有參與者發(fā)來prepare T信息,那么協(xié)調(diào)者會將Commit T日志寫入磁盤,并向所有參與者發(fā)送一個Commit T信息,提交該事務(wù)。若協(xié)調(diào)者遲遲未收到某個參與者發(fā)來的信息,則認(rèn)為該參與者發(fā)送了一個VOTE_ABORT信息,從而取消該事務(wù)的執(zhí)行。

? ? 參與者接收到協(xié)調(diào)者發(fā)來的Abort T信息以后,參與者會終止提交,并將Abort T 記錄到日志中;如果參與者收到的是Commit T信息,則會將事務(wù)進(jìn)行提交,并寫入記錄。

? ? 一般情況下,兩階段提交機(jī)制都能較好的運(yùn)行,當(dāng)在事務(wù)進(jìn)行過程中,有參與者宕機(jī)時,他重啟以后,可以通過詢問其他參與者或者協(xié)調(diào)者,從而知道這個事務(wù)到底提交了沒有。當(dāng)然,這一切的前提都是各個參與者在進(jìn)行每一步操作時,都會事先寫入日志。

那為什么需要使用兩階段提交呢?

1. 先寫 redo log 后寫 binlog。假設(shè)在 redo log 寫完,binlog 還沒有寫完的時候,MySQL 進(jìn)程異常重啟。由于我們前面說過的,redo log 寫完之后(redo log 寫完之后,待程序空閑的時候,會把數(shù)據(jù)更新到磁盤的),系統(tǒng)即使崩潰,仍然能夠把數(shù)據(jù)恢復(fù)回來,所以恢復(fù)后這一行 c 的值是 1。

但是由于 binlog 沒寫完就 crash 了,這時候 binlog 里面就沒有記錄這個語句。因此,之后備份日志的時候,存起來的 binlog 里面就沒有這條語句。然后你會發(fā)現(xiàn),如果需要用這個 binlog 來恢復(fù)臨時庫的話,由于這個語句的 binlog 丟失,這個臨時庫就會少了這一次更新,恢復(fù)出來的這一行 c 的值就是 0,與原庫的值不同。

2. 先寫 binlog 后寫 redo log。如果在 binlog 寫完之后 crash,由于 redo log(磁盤沒有真正更新) 還沒寫,崩潰恢復(fù)以后這個事務(wù)無效,所以這一行 c 的值是 0。但是 binlog 里面已經(jīng)記錄了“把 c 從 0 改成 1”這個日志。所以,在之后用 binlog 來恢復(fù)的時候就多了一個事務(wù)出來,恢復(fù)出來的這一行 c 的值就是 1,與原庫的值不同

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