数据库基础1：语句执行步骤

一条SQL语句执行步骤

来源于MySQL实战

mysql> select * from T where ID=10；

MySQL逻辑架构图

查询语句执行分析

• MySQL分为Server层和存储引擎层

• 连接器：
  负责跟客户端建立链接、获取权限、维持和管理连接

  1. 如果用户名或密码不对，你就会收到一个"Access denied for user"的错误，然后客户端程序结束执行。
  2. 如果用户名密码认证通过，连接器会到权限表里面查出你拥有的权限。之后，这个连接里面的权限判断逻辑，都将依赖于此时读到的权限。

• 查询缓存：
  MySQL拿到一个查询请求后，会先到查询缓存内看看，之前是否执行过这条语句。之前的语句及其结果以key-value对的形式缓存在内存中。
  大多数情况下不建议使用查询缓存，因为查询缓存失效非常频繁。只要表中有数据更新，则这个表上的所有查询缓存都会被清空。
  静态表适合查询缓存。

• 分析器：
  如果没有命中查询缓存，则开始真正执行语句。
  分析器先进行词法分析，主要识别sql语句中各个字符串代表的含义。然后进行语法分析，根据语法规则判断输入语句是否满足MySql语法。

• 优化器：
  在表里有多个索引时，决定用哪个索引。或者多表关联(join)时，决定各个表的连接顺序。

• 执行器：
  MySql通过分析器知道了要做什么，通过优化器知道了该怎么做，下一步就进入执行器开始执行语句。
  1.先判断对表T有没有执行权限；
  2.如果有权限，则根据表中引擎定义，使用引擎提供的相关接口。

更新语句执行分析

1. 首先可以确认的是查询语句的那一套流程，更新语句也是同样走一遍。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。也就是下面要分析的两个主角：redo log(重做日志)、binlog(归档日志)
2. 为什么会有两份日志呢？因为最开始并没有InnoDB引擎，数据库自带的引擎是MyISAM，这个引擎并没有crash-safe能力，所有后续的InnoDB使用了另外一套日志
3. 两种日志存在三点不同。
   1.redo log属于引擎日志，binlog属于服务层日志；
   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 是循环写，binlog可以追加写；

• redo log(引擎层日志)
  1. 如果每次更新操作，数据库都需要查询磁盘，然后找到对应的记录，再更新记录，整个过程IO成本、查找成本很高。基于以上情况，MySql先顺序落盘，然后等空闲时在更新数据。MySql的WAL(Write-Ahead Logging)技术，关键点就是先写日志(循序写盘)，再写磁盘。
  2. 数据库中InnoDB的redo log是固定大小的，在循环使用时，需要保证被擦掉的数据已经更新到磁盘中。有了redo log，InnoDB就可以保证数据库发生异常重启，之前提交的记录都不会丢失，这就是crash-safe
• binlog(Server层日志)

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

1. 执行器先找引擎取ID=2这一行。引擎判断这一行所在数据页是否在内存中，是则直接返回，否则先从磁盘读入内存，然后再返回；
2. 执行器拿到行数据后，更新行数据，并调用引擎接口写入数据；
3. 引擎更新内存中数据页，并将更新操作记录到redo log里面，此时redo log处于prepare状态。告之执行器执行完成了，可以随时提交事务。
4. 执行器生成该操作的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。

以下是相关执行流程图：

update语句执行流程

⚠️大家可能注意到，最后三步看上去有点“绕”,将redo log的写入拆分成两个步骤：prepare和commit，这就是“ 两阶段提交”

怎样让数据库恢复到半月内任意一秒的状态？
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？

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。由于我们前面说过的，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。

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。

MySQL 使用两阶段提交主要解决 binlog 和 redo log 的数据一致性的问题。
崩溃恢复规则
redo log 和 binlog 有一个共同的数据字段，叫 XID。崩溃恢复的时候，会按顺序扫描 redo log：

如果碰到既有 prepare、又有 commit 的 redo log，就直接提交；
如果碰到只有 parepare、而没有 commit 的 redo log，就拿着 XID 去 binlog 找对应的事务。
binlog无记录，回滚事务
binlog有记录，提交事务。