MySQL实战45讲-第2讲

日志系统：一条SQL更新语句是如何执行的？

MySQL包括两个重要的日志模块：redo log(重做日志)和binlog(归档日志)

1、重做日志模块：redo log

MySQL常说的WAL（Write-Ahead Logging）技术，它的关键点就是先写日志，在写磁盘

具体来说，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。

redo log是固定大小的，wirte 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redo log上还空着的部分，可以用来记录新的操作。如果write pos 追上 checkpoint，表示空间满了，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。

2、归档日志模块：binlog log

binlog log是Server层的日志系统，它没有crash-safe的能力

redo log 和binlog log的有以下三个不同点：

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。

执行update语句是的内部流程：

1. 执行器先找引擎取id=2这一行，id是主键，根据主键索引找到这一行，如果id=2这一行数据在内存中，就直接返回给执行器，否则，需要先从磁盘读入到内存，然后返回。
2. 执行器拿到返回的数据，把这个值加上1，得到新的数据，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。

redo log的写入步骤拆分成了：prepare和commit，这就是两阶段提交。

那为什么要使用两阶段提交呢？我们不妨用反证法来解释。

由于redo log和binlog log是两个独立的逻辑，如果不使用两阶段提交，那么就有两种方式进行提交，我们来看看这两种方式有什么问题。仍然用前面的update语句来做例子，当前ID=2的行，字段c的值为0，把c的值加1。

1. 先写redo log后写binlog log。假设redo log写完，binlog还没写完的时候，MySQL进程异常重启。由于我们前面说过的，redo log写完之后，即使系统崩溃，仍然能够把数据恢复回来，所以恢复后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。

可以看到，如果不使用两阶段提交，那么数据库的状态就有可能和用它的日志恢复出来的库的状态不一致。

你可能会说，这个概率是不是很低，平时也没有什么动不动就需要恢复临时库的场景呀？

其实不是的，不只是误操作后需要用这个过程来恢复数据。当你需要扩容的时候，也就是需要再多搭建一些备库来增加系统的读能力的时候，现在常见的做法也是用全量备份加上应用 binlog来实现的，这个“不一致”就会导致你的线上出现主从数据库不一致的情况。

简单说，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。