02 | 日志系統(tǒng):一條SQL更新語(yǔ)句是如何執(zhí)行的?

前面講過(guò)一條查詢(xún)語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程一般經(jīng)過(guò)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(chǔ)引擎。接下來(lái)聊的是一條更新語(yǔ)句的執(zhí)行流程又是怎樣的呢?

你相信MySQL可以恢復(fù)半個(gè)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(shuō)過(guò),在一個(gè)表上有更新的時(shí)候,跟這個(gè)表有關(guān)的查詢(xún)緩存會(huì)失效,所以這條語(yǔ)句就會(huì)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(xún)緩存的原因。

分析器會(huì)通過(guò)詞法和語(yǔ)法解析知道這是一條更新語(yǔ)句。優(yōu)化器決定要使用 ID 這個(gè)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(xún)流程不一樣的是,更新的流程還會(huì)涉及到兩個(gè)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(yǔ)句需要更新的時(shí)候,MySQL會(huì)先把需要修改的信息寫(xiě)在日志上,等到空閑的時(shí)候才會(huì)去更新磁盤(pán)的信息,但是填寫(xiě)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(gè)文件

索引從0到3,每次寫(xiě)日志從0號(hào)文件開(kāi)始寫(xiě),一直寫(xiě)到3號(hào)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(xiě)一邊后移,寫(xiě)到第 3 號(hào)文件末尾后就回到 0 號(hào)文件開(kāi)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(lái)記錄新的操作。如果 write pos 追上 checkpoint,這時(shí)候執(zhí)行新的更新,得停下來(lái)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(kù)發(fā)生異常重啟,之前提交的記錄都不會(huì)丟失,這個(gè)能力稱(chēng)為crash-safe。

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

MySQL從整體來(lái)看分為兩層:一個(gè)是Server層,一個(gè)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(chēng)為:binlog(歸檔日志)


為什么會(huì)有兩份日志呢?

因?yàn)樽铋_(kāi)始 MySQL 里并沒(méi)有 InnoDB 引擎。MySQL 自帶的引擎是 MyISAM,但是

MyISAM 沒(méi)有 crash-safe 的能力,binlog 日志只能用于歸檔。而 InnoDB 是另一個(gè)公司

以插件形式引入 MySQL 的,既然只依靠 binlog 是沒(méi)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(lái)實(shí)現(xiàn) crash-safe 能力。


這兩種日志有以下三點(diǎn)不同。

1. redo log 是 InnoDB 引擎特有的;binlog 是 MySQL 的 Server 層實(shí)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(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)上做了什么修改”;binlog 是邏輯日

志,記錄的是這個(gè)語(yǔ)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(xiě)的,空間固定會(huì)用完;binlog 是可以追加寫(xiě)入的?!白芳訉?xiě)”是指

binlog 文件寫(xiě)到一定大小后會(huì)切換到下一個(gè),并不會(huì)覆蓋以前的日志。

有了對(duì)這兩個(gè)日志的概念性理解,我們?cè)賮?lái)看執(zhí)行器和 InnoDB 引擎在執(zhí)行這個(gè)簡(jiǎn)單的

update 語(yǔ)句時(shí)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(diǎn)“繞”,將 redo log 的寫(xiě)入拆成了兩個(gè)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(diǎn)的日志中寫(xiě)入一條的日志記錄,然后所有參與者發(fā)送消息prepare T,詢(xún)問(wèn)這些參與者(包括自身),是否能夠提交這個(gè)事務(wù).

? ? 參與者在接受到這個(gè)prepare T 消息以后,會(huì)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(huì)將日志寫(xiě)入磁盤(pán),并返回給協(xié)調(diào)者一個(gè)ready T信息,同時(shí)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(gè)not commit T信息給協(xié)調(diào)者,同時(shí)撤銷(xiāo)在自身上所做的數(shù)據(jù)庫(kù)改;參與者能夠推遲發(fā)送響應(yīng)的時(shí)間,但最終還是需要發(fā)送的。


第二階段(commit):

? ? 協(xié)調(diào)者會(huì)收集所有參與者的意見(jiàn),如果收到參與者發(fā)來(lái)的not commit T信息,則標(biāo)識(shí)著該事務(wù)不能提交,協(xié)調(diào)者會(huì)將Abort T? (abort終止) 記錄到日志中,并向所有參與者發(fā)送一個(gè)Abort T 信息,讓所有參與者撤銷(xiāo)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(lái)prepare T信息,那么協(xié)調(diào)者會(huì)將Commit T日志寫(xiě)入磁盤(pán),并向所有參與者發(fā)送一個(gè)Commit T信息,提交該事務(wù)。若協(xié)調(diào)者遲遲未收到某個(gè)參與者發(fā)來(lái)的信息,則認(rèn)為該參與者發(fā)送了一個(gè)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(lái)的Abort T信息以后,參與者會(huì)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(huì)將事務(wù)進(jìn)行提交,并寫(xiě)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(guò)程中,有參與者宕機(jī)時(shí),他重啟以后,可以通過(guò)詢(xún)問(wèn)其他參與者或者協(xié)調(diào)者,從而知道這個(gè)事務(wù)到底提交了沒(méi)有。當(dāng)然,這一切的前提都是各個(gè)參與者在進(jìn)行每一步操作時(shí),都會(huì)事先寫(xiě)入日志。

那為什么需要使用兩階段提交呢?

1. 先寫(xiě) redo log 后寫(xiě) binlog。假設(shè)在 redo log 寫(xiě)完,binlog 還沒(méi)有寫(xiě)完的時(shí)候,MySQL 進(jìn)程異常重啟。由于我們前面說(shuō)過(guò)的,redo log 寫(xiě)完之后(redo log 寫(xiě)完之后,待程序空閑的時(shí)候,會(huì)把數(shù)據(jù)更新到磁盤(pán)的),系統(tǒng)即使崩潰,仍然能夠把數(shù)據(jù)恢復(fù)回來(lái),所以恢復(fù)后這一行 c 的值是 1。

但是由于 binlog 沒(méi)寫(xiě)完就 crash 了,這時(shí)候 binlog 里面就沒(méi)有記錄這個(gè)語(yǔ)句。因此,之后備份日志的時(shí)候,存起來(lái)的 binlog 里面就沒(méi)有這條語(yǔ)句。然后你會(huì)發(fā)現(xiàn),如果需要用這個(gè) binlog 來(lái)恢復(fù)臨時(shí)庫(kù)的話,由于這個(gè)語(yǔ)句的 binlog 丟失,這個(gè)臨時(shí)庫(kù)就會(huì)少了這一次更新,恢復(fù)出來(lái)的這一行 c 的值就是 0,與原庫(kù)的值不同。

2. 先寫(xiě) binlog 后寫(xiě) redo log。如果在 binlog 寫(xiě)完之后 crash,由于 redo log(磁盤(pán)沒(méi)有真正更新) 還沒(méi)寫(xiě),崩潰恢復(fù)以后這個(gè)事務(wù)無(wú)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(gè)日志。所以,在之后用 binlog 來(lái)恢復(fù)的時(shí)候就多了一個(gè)事務(wù)出來(lái),恢復(fù)出來(lái)的這一行 c 的值就是 1,與原庫(kù)的值不同

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