Mysql实战02：日志系统，一条SQL更新语句是如何执行的

内容导读

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内容图文

前言：看了极客时间的Mysql实战45讲，觉得写的很好，做一下笔记。

在一个表上有更新的时候，跟这个表有关的查询缓存会失效，所有这条语句就会把表T上所有的缓存结果都清空。这是我们不推荐使用查询缓存的原因。

查询流程：连接器–》分析器–》优化器–》执行器–》存储引擎。
与查询流程不一样的是，更新流程还涉及两个重要的日志模块。redolog和binlog。

redo log日志模块

假如说你要开一家饭店，顾客到你开的饭店来吃饭消费。消费就涉及到一个问题，赊账。如果赊账的人不多，掌柜可以把顾客名和账目写在黑板上。但如果赊账的人多了，黑板总会有记不下的时候，这个时候掌柜一定还有一个专门记录赊账的账本。

如果有人要赊账或者还账的时候，掌柜一般有两种做法：

• 一种做法是直接把账本找出来，把这次的账加上或者扣除掉；
• 另一种做法是现在黑板上记录下来这次的账，等打烊以后再把账本找出来核算

在饭店生意红火的时候，掌柜一定会选择后者，毕竟前者操作太过麻烦。

同样Mysql中也有这种问题，如果每一次更新操作都要写进磁盘，然后磁盘也要找到对应的那条记录，然后再更新，整个过程IO成本、查找成本都很高。为了解决这个问题，Mysql的设计者就运用了类似的黑板记账法。

黑板和账本配合的整个过程，其实就是Mysql里经常说的是WAL技术，WAL的全称是Write-Ahead Logging，它的关键点就是先写日志，再写磁盘。也就是先写黑板，再写账本。

当有一条记录需要更新的时候，InnoDB引擎就会先把记录写到redo log（黑板）上面，并更新内存，这个时候更新就算完成了。同时，InnoDB引擎会在适当的时候，将这个操作记录更新到磁盘里面，这个操作往往在系统比较空闲的时候做，就像打烊以后掌柜做的事。

如果今天的赊账不多，掌柜可以等打烊后再整理。但如果某天赊账的特别多，黑板写满了，这该怎么办？这个时候掌柜只好放下手里的活，把黑板中的一部分赊账更新到账本中，然后把这些记录从黑板上擦掉，为记新账腾出空间。

与此类似，InnoDB的redo log是固定大小的，比如可以配置为一组4个文件，每个文件的大小是1GB,那么这块“黑板”总共就可以记录4GB的操作。从头开始写，写到末尾又回到开头循环写。

write pos是当前记录的位置，一边写一边后移，写到第3号文件末尾就回到0号文件开头。checkpoint是当前要擦除的位置，也是往后推移并且循环的，擦除记录前要把记录更新到数据文件。

如果write pos追上checkpoint，表示“黑板”满了，这时候不能再执行新的更新，得停下来先擦掉一些记录。

有了redo log，InnoDB就可以保证及时数据库发生异常重启，之前提交的记录都不会丢失，这个能力称为crash-safe。

binlog日志模块

Mysql从整体来看，分为两个部分：一个部分是Server层，它主要做的是Mysql功能层面的事情；还有一部分是引擎层，负责存储相关的具体事宜。上述所说的redo log是InnoDB引擎特有的日志，而Server层也有自己的日志，称为binlog

为什么有两份日志呢？
最开始的时候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的能力的，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。

这两种日志有以下三点不同。
1、redo log是InnoDB引擎特有的；binlog是Mysql是Server层的实现，所有引擎都可以使用。
2、redo log是物理日志，记录的是“在某个数据页上做了什么修改”；binlog是逻辑日志，记录的是这个语句的原始逻辑，比如“给ID=2这一行的c字段加1”
3、redo log是循环写的，空间固定，会用完；binlog是可以追加写入的。“追加写”是指binlog文件写到一定大小后会切换到下一个，并不会覆盖以前的日志。

那么执行器和InnoDB引擎在执行简单的update语句的内部流程是什么呢？
1、执行器先找引擎取ID=2这一行。ID是主键，引擎直接用树搜索找到这一行。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，需要先从磁盘读入内存，然后再返回。
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，在调用引擎接口写入这行数据
3、引擎将这行数据更新到内存中，同时将这个更新操作记录到redo log里面，此时redo log处于prepare状态。然后告知执行器执行完了，随时可以提交事务。
4、执行器生成这个操做的binlog，并把binlog写入磁盘。
5、执行器调用引擎的提交事务接口，引擎把刚刚写入的redolog改为提交的状态，更新完成。

redo log的写入拆成了两个步骤：prepare和commit，这就是“两阶段提交”

为什么需要两阶段提交？
binlog会记录所有的逻辑操作，并且采用“追加写”的形式。如果DBA承诺说半个月可以恢复，那么备份系统中一定会保存最近半个月的所有binlog，同时系统会定期做整库备份。这里的定期取决于系统的重要性，可以使一天一备份，也可以是一周一备份。

当需要恢复数据到指定的某一秒时，比如某天下午两点发现中午十二点有一次误删表，需要找回数据，你可以这么做：

• 首先，找到最近的一次全量备份，从这个备份恢复到临时库
• 然后，从备份的时间点开始，将备份的binlog依次取出来，重放到中午误删表之前的那个时刻。

这样临时库就跟误删之前的线上库一样了，然后就可以把表数据从临时库取出来，按需要恢复到线上库去。

由于redolog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redolog再写binlog，或者采用反过来的顺序。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redolog后写binlog。假设在redolog写完，binlog还没哟写完的时候，Mysql进程异常重启。由于redolog已经写完，系统即使崩溃，任然能够把数据恢复回来，所以恢复这一行c的值是1。
但是由于binlog没写完就crash了，这时候binlog里面就没有记录这个语句。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。
然后你会发现，如果需要用这个binlog来恢复临时库的话，由于这个语句的binlog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c的值就是0，与原库的值不同

2、先写binlog后写redolog。如果在binlog写完之后crash，由于redolog还没有写完，崩溃恢复后这个事务无效，所以这一行c的值是0。但是binlog里面已经记录了“把c 从0改为1”这个日志。所以，在之后使用binlog来恢复的时候就多了一个事务出来，恢复出来这一行c的值就是1，与原库的值不同。

如果不使用“两阶段提交”，那么数据库的状态就有可能和用它的日志恢复出来的库的状态不一致。redolog和binlog都可以用于表示事务提交状态，而两阶段提交就是让这两个状态保持逻辑上的一致。

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。这个参数建议设置成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。这个参数也建议设置成1，这样可以保证MySQL异常重启之后binlog不丢失。

内容总结

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