【MySQL】02-更新流程

整理自极客时间MySQL45讲

从一个表的一条更新语句说起,下面是这个表的创建语句,这个表有一个主键ID和一个整型字段c:

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:

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

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,它们正是我们今天要讨论的主角:redolog(重做日志)和 binlog(归档日志)。

日志模块

redolog

redolog是InnoDB特有的日志模块,。

如果每一次的更新操作都需要写进磁盘,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的设计者用了WAL来提升更新效率。WAL的全称是Write-Ahead Logging,它的关键点就是先写日志,再写磁盘。

当有一条记录需要更新的时候,InnoDB引擎就会先把记录写到redolog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redolog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。

有了redolog,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

Server层自己的日志,称为binlog(归档日志)。

不同

  1. redolog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。
  2. redolog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。

两阶段提交的流程

  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。

需要恢复到指定的某一秒时,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,那你可以这么做:

  • 首先,找到最近的一次全量备份,如果你运气好,可能就是昨天晚上的一个备份,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。

change buffer

当需要更新一个数据页时,如果数据页在内存中就直接更新,而如果这个数据页还没有在内存中的话,在不影响数据一致性的前提下,InooDB会将这些更新操作缓存在change buffer中,这样就不需要从磁盘中读入这个数据页了。在下次查询需要访问这个数据页的时候,将数据页读入内存,然后执行change buffer中与这个页有关的操作。通过这种方式就能保证这个数据逻辑的正确性。

需要说明的是,虽然名字叫作change buffer,实际上它是可以持久化的数据。也就是说,change buffer在内存中有拷贝,也会被写入到磁盘上。

将change buffer中的操作应用到原数据页,得到最新结果的过程称为merge。除了访问这个数据页会触发merge外,系统有后台线程会定期merge。在数据库正常关闭(shutdown)的过程中,也会执行merge操作。

显然,如果能够将更新操作先记录在change buffer,减少读磁盘,语句的执行速度会得到明显的提升。而且,数据读入内存是需要占用buffer pool的,所以这种方式还能够避免占用内存,提高内存利用率。

加入change buffer后的流程

如果要在这张表中插入一个新记录(4,400)的话,InnoDB的处理流程是怎样的。

第一种情况是,这个记录要更新的目标页在内存中。这时,InnoDB的处理流程如下:

  • 对于唯一索引来说,找到3和5之间的位置,判断到没有冲突,插入这个值,语句执行结束;
  • 对于普通索引来说,找到3和5之间的位置,插入这个值,语句执行结束。

第二种情况是,这个记录要更新的目标页不在内存中。这时,InnoDB的处理流程如下:

  • 对于唯一索引来说,需要将数据页读入内存,判断到没有冲突,插入这个值,语句执行结束;
  • 对于普通索引来说,则是将更新记录在change buffer,语句执行就结束了。

将数据从磁盘读入内存涉及随机IO的访问,是数据库里面成本最高的操作之一。change buffer因为减少了随机磁盘访问,所以对更新性能的提升是会很明显的。

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