一条 SQL 更新语句是如何执行的?

之前你可能经常听 DBA 同事说,MySQL 可以恢复到半个月内任意一秒的状态,惊叹的同时,你是不是心中也会不免会好奇,这是怎样做到的呢?

我们先从一条更新语句讲起,首先创建一个表,这个表有一个主键ID,和一个整形的value

mysql> create table T(ID int primary key, c int);

更新ID=2的记录,将它的value+1

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

更新语句和前面的查询语句一样,会经过连接器、分析器、优化器、执行器等一系列操作。

但是更新语句和查询也有不同的地方,那就是日志模块redo log(重做日志)和 binlog(归档日志)

2.1redo log

MySQL每一次的更新操作都需要写入进磁盘,在磁盘中找到对应的记录进行更新,整个IO操作的成本很高,为了解决这个问题就出现了redo log这种临时记事本的形式来提升效率。

而这个临时记事本的过程就是MySQL里经常说到的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,也就是先写粉板,等不忙的时候再写账本。

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(粉板)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,这就像打烊以后掌柜做的事

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,那么这块“粉板”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,如下面这个图所示。

在这里插入图片描述

write pos就是当前记录更新的位置,它不断的往前写,check point是当前要擦除的位置,它也会不断的向前。write pos碰到check point后就会停下来,这时候就要先擦一些记录,让check point往前移动,腾出一些空间来记录redo log

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

2.2binlog

MySQL整体就2块,一块是Server层,一块是存储引擎层,redo log 是innoDB存储引擎的日志,binlog是Server层的日志。

为什么有2份日志呢?

因为最开始MySQL是没有innoDB引擎的,MyISAM才是MySQL自带的引擎,但是MyISAM没有crash-safe的能力。这时候出现了innoDB,它是其它公司开发的,以插件的形式引入到MySQL中,因为binlog只能用于归档,所以它们开发了一套新的日志系统—— redo log

这两种日志有以下三点不同。

  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。

有了对这两个日志的概念性理解,我们再来看执行器和 InnoDB 引擎在执行这个简单的 update 语句时的内部流程。

  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。

在这里插入图片描述

为什么必须有“两阶段提交”呢?这是为了让两份日志之间的逻辑一致。

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