更新流程涉及两个重要的日志模块:redo log 日志和 binlog 日志
redo log
redo log 是 InnoDB 引擎特有的日志
WAL 技术 Write-Ahead Logging :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 里面,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,而这个更新往往是在系统比较空闲的时候做。
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 ,那么总共就可以记录 4GB 的操作。从头开始写,写到末尾就又回到开头循环写,如下面这个图所示。
write pos 是当前记录的位置,一边写一边后移,写到第 3 号文件末尾后就回到 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。
write pos 和 checkpoint 之间的是还空着的部分,可以用来记录新的操作。如果 write pos 追上 checkpoint ,表示满了,这时候不能再执行新的更新,得停下来先擦掉一些记录,把 checkpoint 推进一下。
有了 redo log ,InnoDB 就可以保证即使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
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redo log 是 InnoDB 引擎特有的;binlog 是 MySQL 的 Server 层实现的,所有引擎都可以使用。 -
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 ”。 -
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。
更新语句流程
update T set c=c+1 where ID=2;
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,再调用引擎接口写入这行新数据。
3、引擎将这行新数据更新到内存中,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成了,随时可以提交事务。
4、执行器生成这个操作的 binlog ,并把 binlog 写入磁盘。
5、执行器调用引擎的提交事务接口,引擎把刚刚写入的 redo log 改成提交(commit )状态,更新完成
两阶段提交
两阶段提交的第一阶段 (prepare 阶段):写rodo-log 并将其标记为prepare 状态。
紧接着写binlog
两阶段提交的第二阶段(commit 阶段):写bin-log 并将其标记为commit 状态。
两阶段提交的主要用意是:为了保证redolog 和binlog 数据的安全一致性。只有在这两个日志文件逻辑上高度一致了。你才能放心地使用redolog 帮你将数据库中的状态恢复成crash 之前的状态,使用binlog 实现数据备份、恢复、以及主从复制。而两阶段提交的机制可以保证这两个日志文件的逻辑是高度一致的,没有错误、没有冲突。
- 如果没有两阶段提交,那么
binlog 和 redolog 的提交,无非就是两种形式:
1、先写 binlog 再写 redolog 。 2、 先写 redolog 再写 binlog 。
假设我们要向表中插入一条记录 R ,如果是先写 binlog 再写 redolog ,那么假设 binlog 写完后崩溃了,此时 redolog 还没写。那么重启恢复的时候就会出问题:binlog 中已经有 R 的记录了,当从机从主机同步数据的时候或者我们使用 binlog 恢复数据的时候,就会同步到 R 这条记录;但是 redolog 中没有关于 R 的记录,所以崩溃恢复之后,插入 R 记录的这个事务是无效的,即数据库中没有该行记录,这就造成了数据不一致。
相反,假设我们要向表中插入一条记录 R ,如果是先写 redolog 再写 binlog ,那么假设 redolog 写完后崩溃了,此时 binlog 还没写。那么重启恢复的时候也会出问题:redolog 中已经有 R 的记录了,所以崩溃恢复之后,插入 R 记录的这个事务是有效的,通过该记录将数据恢复到数据库中;但是 binlog 中还没有关于 R 的记录,所以当从机从主机同步数据的时候或者我们使用 binlog 恢复数据的时候,就不会同步到 R 这条记录,这就造成了数据不一致。
那么按照前面说的两阶段提交就能解决问题吗?
我们来看如下三种情况:
情况一:一阶段提交之后崩溃了,即写入 redo log ,处于 prepare 状态 的时候崩溃了,此时:
由于 binlog 还没写,redo log 处于 prepare 状态还没提交,所以崩溃恢复的时候,这个事务会回滚,此时 binlog 还没写,所以也不会传到备库。
情况二:假设写完 binlog 之后崩溃了,此时:
redolog 中的日志是不完整的,处于 prepare 状态,还没有提交,那么恢复的时候,首先检查 binlog 中的事务是否存在并且完整,如果存在且完整,则直接提交事务,如果不存在或者不完整,则回滚事务。
情况三:假设 redolog 处于 commit 状态的时候崩溃了,那么重启后的处理方案同情况二。
由此可见,两阶段提交能够确保数据的一致性。
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