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

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