MYSQL实战四十五讲总结笔记_02、SQL更新语句如何执行

前言：整理归纳，个人温习之用，请支持正版极客时间

问题引入：怎样让数据库恢复到半个月内任意一秒的状态？

 

1、更新语句流程

*创建一个表，将 ID=2 这一行的值加 1，SQL 语句如下

mysql> create table T(ID int primary key, c int);
mysql> update T set c=c+1 where ID=2;

首先执行语句前要先连接数据库；其次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，所以这条语句就会把表 T 上所有缓存结果都清空；接着分析器会通过词法和语法解析知道这是一条更新语句；然后优化器决定要使用 ID 这个索引；最后执行器负责具体执行，找到这一行，然后更新。

Ps：更新流程涉及两个重要的日志模块：redo log（重做日志）和 binlog（归档日志）。

 

2、redo log（建议去极客时间购买正版，我没记录相应例子，可能不方便理解）

* 记录这个页做了什么改动

 

*在 MySQL 里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采用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。

 

*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，总共可以记录 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 之间的是可写入部分，可以用来记录新的操作。如果 write pos 追上 checkpoint，表示日志满了，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。

 

3、binlog

*Binlog有两种模式，statement 格式的话是记sql语句， row格式会记录行的内容，记两条，更新前和更新后都有。

 

*redo log 是 InnoDB 引擎特有的日志，而 Server 层也有自己的日志，称为 binlog（归档日志）。

 

*区别：(1)、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。

           (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。

 

*内部流程：

                  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。

                  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。

                  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。

                  执行器生成这个操作的 binlog，并把 binlog 写入磁盘。

                  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。

 

4、两阶段提交（类似事务，不成功就回滚）

*前置条件：binlog 会记录所有的逻辑操作，并且是采用“追加写”的形式。如果你的 DBA 承诺说半个月内可以恢复，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，可以是一天一备，也可以是一周一备。

 

*例：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。

 

*为什么需要两阶段提交呢？

反证法：由于 redo log 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 redo log 再写 binlog，或者采用反过来的顺序。

             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 redo log 后写 binlog

                假设在 redo log 写完，binlog 还没有写完的时候，MySQL 进程异常重启。redo log 写完之后，系统即使崩溃，仍然能够把数据恢复回来，所以恢复后这一行 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 redo log

                如果在 binlog 写完之后 crash，由于 redo log 还没写，崩溃恢复以后这个事务无效，所以这一行 c 的值是 0。但是 binlog 里面已经记录了“把 c 从 0 改成 1”这个日志。所以，在之后用 binlog 来恢复的时候就多了一个事务出来，恢复出来的这一行 c 的值就是 1，与原库的值不同。

 

Ps：redo log 和 binlog 都可以用于表示事务的提交状态，而两阶段提交就是让这两个状态保持逻辑上的一致

 

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

 

*两阶段提交是跨系统维持数据逻辑一致性时常用的一个方案，即使不做数据库内核开发，日常开发中也有可能会用到。

 

*问题：定期全量备份的周期“取决于系统重要性，有的是一天一备，有的是一周一备”。那么在什么场景下，一天一备会比一周一备更有优势呢？或者说，它影响了这个数据库系统的哪个指标？

答：优势是最长恢复时间更短，在一天一备的模式里，最坏情况下需要应用一天的 binlog。比如，你每天 0 点做一次全量备份，而要恢复出一个到昨天晚上 23 点的备份。一周一备最坏情况就要应用一周的 binlog 了。

系统的对应指标就是RTO（恢复目标时间）。

 

*binlog能不能去掉？

答：不能，一是redolog只有InnoDB有，别的引擎没有；二是redolog是循环写的，不持久保存，binlog的“归档”这个功能，redolog是不具备的。

 

*恢复数据只能恢复到误删之前到一刻，误删之后的，不能只靠binlog来做，因为业务逻辑可能因为误删操作的行为，插入了逻辑错误的语句，所以之后的，跟业务一起，从业务快速补数据的。只靠binlog补出来的往往不完整