目录
redo log 重做日志
binlog 归档日志
两阶段提交
两阶段提交异常分析
⼀条查询语句的执行过程是经过连接器、分析器、优化器、执行器等功能模块,最后到达存储引擎。
创建一个表,并执行一行更新语句:
mysql> create table T(ID int primary key, c int);
mysql> update T set c=c+1 where ID=2;
1、执行语句前要先连接数据库。
2、分析器会通过词法和语法解析知道这是⼀条更新语句。
3、优化器决定要使用ID这个索引。
4、执行器负责具体执行, 找到这一行,然后更新,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redo log(重做日志)和 binlog(归档日志)。
redo log 重做日志
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,然后再进行更新,整个过程IO成本、查找成本都很高。
MySQL里维护着一种技术 : WAL技术,Write-Ahead Logging ,也就是先写日志,再写磁盘。
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,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,这个更新往往是在系统较空闲的时候做。
InnoDB的redo log是固定的,比如可以配置为⼀组4个文件,每个文件是1GB,那么这块文件总共就可以记录4GB的操作。从头开始写,写到末尾就又回到开头循环写:
write pos是当前记录的位置,⼀边写⼀边后移,写到第3号文件的末尾后就回到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check point之间的是还空着的部分,可以用来记录新的操作。如果write pos追上check point,表示满了,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。
binlog 归档日志
MySQL整体来看,其实就有两块:⼀块是Server层,它主要做的是MySQL功能层面的事情;还有⼀块是引擎层,负责存储相关的具体事宜。上
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)。
redo log 和 bin log 的区别
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”;bin log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;bin log是可以追加写的。“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。
继续探讨上面的更新语句,基于InnoDB引擎看看执行时的内部流程:
mysql> update T set c=c+1 where ID=2;
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,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。
简要示意图:
最后三步将redo log的写⼊拆成了两个步骤:prepare和commit,这就是"两阶段提交"。
两阶段提交
为什么必须有“两阶段提交”呢?不妨用反证法来进行解释: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,或者反过来,看看这两种方式会有什么问题。
还是前面的update语句,假设当前ID=2,字段c的值是0,再假设执行如下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:
mysql> update T set c=c+1 where ID=2;
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bin log没写完就crash了,这时候binlog里就没有记录这个语句。因此,之后备份日志的时候,存起来的bin log 就没有这条语句。
然后如果需要用这个bin log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。 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。
两阶段提交异常分析
两阶段提交的不同时刻,MySQL异常重启会出现什么现象?再次给出两阶段提交的示意图:
1、时刻A,也就是写入redo log 处于prepare阶段之后、写binlog之前,发生了崩溃(crash):
由于此时binlog还没写,redo log也还没提交,所以崩溃恢复的时候,这个事务会回滚。这时候,binlog还没写,所以也不会传到备库。
2、时刻B,也就是binlog写完,redo log还没commit前发生crash:
1. 如果redo log里的事务是完整的,也就是已经有了commit标识,则直接提交;
2. 如果redo log里的事务只有完整的prepare,则判断对应的事务binlog是否存在并完整:
a.:如果是,则提交事务;
b.:否则,回滚事务。
这里,时刻B发生crash对应的就是2(a)的情况,崩溃恢复过程中事务会被提交。