• 上節系統了解了一個查詢語句的執行流程，并介紹了執行過程中涉及的出合理模塊。
• 連接器、分析器、優化器、執行器等功能模塊，最后到達存儲引擎。
• 一條SQL更新語句的執行流程
• 從一個表的一條sql語句說起
• create table T(ID int primary key, c int);
• 表的創建語句，這個表有一個主鍵 ID 和一個整型字段 c
  • 將 ID = 2 這一行的值加1，SQL語句:

• update T set c = c + 1 where ID = 2

• • • 連接器：
      • 執行語句前先連接數據庫。

• • • 查詢緩存：
      • 有一個表有更新的時候，跟這個表有關的查詢緩存會失效，
      • 所以這條語句就會把表 T 上所有的緩存的結果都清空。

• • • 不建議使用查詢緩存的原因。
    • 分析器：
      • 通過 詞法 和 語法 解析 知道這是一條更新語句。

• • • 優化器：
      • 決定使用 ID 這個 索引

• • • 執行器：
      • 具體執行，找到這一行，然后更新。

• • 與查詢流程不同的是。
    • 更新流程還涉及兩個重要的日志模塊，它們正是我們今天要討論的主角：
      • redo log（ 重做日志 ）
      • binlog （ 歸檔日志 ）。

• 重要的日志模塊：redo log（重做日志）
  • EG：
    • 《孔乙己》
      • 酒店掌柜有一個粉板，專門用來記錄客人的賒賬記錄。
        • 如果賒賬的人不多，那么他可以把顧客的名和賬目寫在板上。
        • 如果賒賬的人多了。粉板總會有記不下的時候，

這個時候掌柜一定有一個專門記錄賒賬的賬本。

• • • 如果有人要賒賬或者還賬的話。掌柜一般有兩種做法：
      • 直接把賬本翻出來，把這次賒賬加上 或 扣除掉；
      • 先在粉板上記下這次的賬，等打打烊的時候翻出來核算；

• • • 生意紅火時，掌柜選擇后者，因前者操作太麻煩了。
      • 找到這人的賒賬總額那條記錄
      • 再進行核算
      • 最后將結果寫到賬本上；
      • 效率低下；

• • 同理，MySQL也有這樣的問題：
    • 如果每次更新操作都需要寫進磁盤，然后磁盤找到對應記錄，再進行更新。
    • 整個過程 IO 成本、查找成本都很高。
    • 為了解決這個問題，MySQL就用了類似掌柜的粉板思路來提升更新效率

• • 預寫日志 - Write-AheadLogging
    • 粉板 和 賬本配合的整個過程，其實就是MySQL里的 WAL 技術 - 全稱：Write-AheadLogging。（預寫日志）
      • 關鍵點：先寫日志，再寫磁盤（先寫粉板，不忙時寫賬本）
      • 當有一條記錄需要更新的時候，
        • InnoDB引擎會先把記錄寫到 redo log-重做日志（粉板）里面，并更新內存，這個時候更新就算完成了。
        • InnoDB引擎會在適當的時候，將這個操作記錄更新到磁盤里面，而這個更新往往是再系統比較空閑的時候做，就像打烊后掌柜做的事。

• • 如果今天賒賬不多，可以等打烊后再整理。
    • 如果某天賒賬特別多，粉板寫滿了：
      • 這時，掌柜放下手中的活，把粉板中的一部分賒賬記錄更新到賬本中，然后把這些記錄從粉板上擦掉，為記新賬騰出空間。

• • crash-safe
    • 同理：InnoDB的 redo log 是固定大小的；
      • 比如可以配置為一組 4 個文件，每個文件的大小是 1GB，
      • 那么這塊“粉板”總共就可以記錄 4GB 的操作。
      • 從頭開始寫，寫到末尾就又回到開頭循環寫；
      • 如下面這個圖所示。

• • • • • write pos 是當前記錄的位置，一邊寫一邊后移，

寫到第 3 號文件末尾后就回到 0 號文件開頭。

• • • • • checkpoint 是當前要擦除的位置，也是往后推移并且循環的，

擦除記錄前要把記錄更新到數據文件。

• • • • • write pos 和 checkpoint 之間的是“粉板”上還空著的部分，可以用來記錄新的操作。
        • 如果 write pos 追上 checkpoint，表示“粉板”滿了，

這時候不能再執行新的更新，得停下來先擦掉一些記錄，

把 checkpoint 推進一下。

• • • • 有了 redo log
        • nnoDB 就可以保證即使數據庫發生異常重啟，
        • 之前提交的記錄都不會丟失，這個能力稱為 crash-safe。

• • • • 理解 crash-safe 這個概念，
        • 想想賒賬記錄的例子。

只要賒賬記錄記在了粉板上或寫在了賬本上，

之后即使掌柜忘記了，比如突然停業幾天，

恢復生意后依然可以通過賬本和粉板上的數據明確賒賬賬目。

• • • • • 人忘記了，但是之前的記錄還存在；

• 重要的日志模塊：binlog（歸檔日志）
  • 上節說過，MySQL整體來看，分為兩塊：
    • Server層：主要做MySQL功能層面的事情；
    • 引擎層：負責存儲相關的具體事宜。
    • redo log（重做日志） 是InnoDB引擎特有的日志。
    • Server層也有自己的日志，稱為binlog（歸檔日志）。
    • 為什么有兩份日志？
      • 因為最開始 MySQL 里并沒有 InnoDB 引擎。
      • MySQL 自帶的引擎是 MyISAM，
        • MyISAM 沒有 crash-safe 的能力，binlog 日志只能用于歸檔。

• • • • InnoDB 是另一個公司以插件形式引入 MySQL 的，
        • 既然只依靠 binlog 是沒有 crash-safe 能力的，
        • 所以 InnoDB 使用另外一套日志系統——也就是 redo log 來實現 crash-safe 能力。

• • 兩種日志區別：
    • redo log 是 InnoDB特有的；
      • binlog 是MySQL的Server層實現的，所有引擎都可以使用。

• • • redo log 是物理日志，記錄的是 “ 在某個數據頁上做了什么修改 ”；
      • binlog 是 邏輯日志。記錄的是這個語句的原始邏輯；
        • eg：“ 給 ID = 2 這一行的 c 字段 加1 ”；

• • • redo log 是循環寫的，空間固定會寫完；
      • binlog 是可以追加寫入的。
        • “ 追加寫 ”是指binlog 文件 寫到一定大小后會切換到下一個，并不會覆蓋以前的日志。

• • 執行器 和 InnoDB 引擎在執行 update語句時的內部流程。
    • 執行器 先 找 引擎 取 ID = 2 這一行。
      • ID 是主鍵，引擎直接用樹搜索找到這一行。
        • 如果 ID 這一行所在的數據頁本來就在內存中，就直接返回給執行器；
        • 否則，需要先從磁盤讀入內存，然后在返回；

• • • • 執行器 拿到 引擎 給的 行數據，把這個值 加上 1，得到新的一行數據，再調用引擎接口寫入這行數據。
      • 引擎將這行新數據更新到內存中，同時將這個更新操作記錄到redo log 里面，此時redo log 處于 prepare狀態。
        • 然后告知執行器執行完成了，隨時可以提交事務。

• • • • 執行器生成這個操作的 binlog，并把這binlog寫入磁盤。
      • 執行器調用引擎的提交事務接口，引擎把剛剛寫入的 redo log 改成 提交（commit）狀態，更新完成。
      • update語句的執行流程圖：淺色框表示是在 InnoDB 內部執行的，深色框表示是在執行器中執行的。

• • • • 最后三步
        • 
          將 redo log 的寫入拆成了兩個步驟：prepare 和 commit，
        • 這就是"兩階段提交"。

• 兩階段提交
  • 為什么必須有兩階段提交？
    • 這是為了讓兩份日志之間的邏輯一致。
    • 關系：怎樣讓數據庫恢復到半個月任意一秒的狀態？

• • 前面我們說過了，binlog 會記錄所有的邏輯操作，并且是采用“追加寫”的形式。
  • 如果你的 DBA 承諾說半個月內可以恢復，那么備份系統中一定會保存最近半個月的所有 binlog，同時系統會定期做整庫備份。
  • 這里的“定期”取決于系統的重要性，可以是一天一備，也可以是一周一備。
  • 當需要恢復到指定的某一秒時，
    • 比如某天下午兩點發現中午十二點有一次誤刪表，需要找回數據，
    • 那你可以這么做：
      • 首先，找到最近的一次全量備份，如果你運氣好，可能就是昨天晚上的一個備份，從這個備份恢復到臨時庫；
      • 然后，從備份的時間點開始，將備份的 binlog 依次取出來，重放到中午誤刪表之前的那個時刻。
      • 這樣你的臨時庫就跟誤刪之前的線上庫一樣了，然后你可以把表數據從臨時庫取出來，按需要恢復到線上庫去。

• • 說完了數據恢復過程，我們回來說說，為什么日志需要“兩階段提交”。
    • 這里不妨用反證法來進行解釋。
    • 由于 redo log 和 binlog 是兩個獨立的邏輯，
      • 如果不用兩階段提交，
      • 要么就是先寫完 redo log 再寫 binlog，或者采用反過來的順序。我們看看這兩種方式會有什么問題。仍然用前面的 update 語句來做例子。
        • 假設當前 ID=2 的行，字段 c 的值是 0，再假設執行 update 語句過程中在寫完第一個日志后，第二個日志還沒有寫完期間發生了 crash，會出現什么情況呢？

先寫 redo log 后寫 binlog。假設在 redo log 寫完，binlog 還沒有寫完的時候，MySQL 進程異常重啟。

由于我們前面說過的，redo log 寫完之后，系統即使崩潰，仍然能夠把數據恢復回來，所以恢復后這一行 c 的值是 1。但是由于 binlog 沒寫完就 crash 了，這時候 binlog 里面就沒有記錄這個語句。因此，之后備份日志的時候，存起來的 binlog 里面就沒有這條語句。然后你會發現，如果需要用這個 binlog 來恢復臨時庫的話，由于這個語句的 binlog 丟失，這個臨時庫就會少了這一次更新，恢復出來的這一行 c 的值就是 0，與原庫的值不同。

先寫 binlog 后寫 redo log。如果在 binlog 寫完之后 crash，由于 redo log 還沒寫，崩潰恢復以后這個事務無效，所以這一行 c 的值是 0。但是 binlog 里面已經記錄了“把 c 從 0 改成 1”這個日志

• • 如果不使用“兩階段提交”，
    • 那么數據庫的狀態就有可能和用它的日志恢復出來的庫的狀態不一致。
      • 不只是誤操作后需要用這個過程來恢復數據。
      • 當你需要擴容的時候，也就是需要再多搭建一些備庫來增加系統的讀能力的時候，
        • 現在常見的做法也是用全量備份加上應用 binlog 來實現的，
        • 這個“不一致”就會導致你的線上出現主從數據庫不一致的情況。
        • 簡單說，redo log 和 binlog 都可以用于表示事務的提交狀態，而兩階段提交就是讓這兩個狀態保持邏輯上的一致。

• 小結
  • MySQL 里面最重要的兩個日志，
    • 即物理日志 redo log 和邏輯日志 binlog。
      • redo log 用于保證 crash-safe 能力。
        • innodb_flush_log_at_trx_commit 這個參數設置成 1 的時候，表示每次事務的 redo log 都直接持久化到磁盤。這個參數我建議你設置成 1，這樣可以保證 MySQL 異常重啟之后數據不丟失。

• • • • sync_binlog 這個參數設置成 1 的時候，表示每次事務的 binlog 都持久化到磁盤。這個參數我也建議你設置成 1，這樣可以保證 MySQL 異常重啟之后 binlog 不丟失。

• • 兩階段提交”
    • 兩階段提交是跨系統維持數據邏輯一致性時常用的一個方案，即使你不做數據庫內核開發，日常開發中也有可能會用到。

• • 思考題？
    • 定期全量備份的周期“取決于系統重要性，有的是一天一備，有的是一周一備”。那么在什么場景下，一天一備會比一周一備更有優勢呢？或者說，它影響了這個數據庫系統的哪個指標？

• • Redo log 和 Binlog
    • Redo log不是記錄數據頁“更新之后的狀態”，而是記錄這個頁 “做了什么改動”。
    • Binlog有兩種模式，statement 格式的話是記sql語句， row格式會記錄行的內容，記兩條，更新前和更新后都有。

• • 他人總結：
    • redo是物理的，binlog是邏輯的；
    • 現在由于redo是屬于InnoDB引擎，所以必須要有binlog，因為你可以使用別的引擎保證數據庫的一致性，必須要保證2份日志一致，使用的2階段式提交；其實感覺像事務，不是成功就是失敗，不能讓中間環節出現，也就是一個成功，一個失敗；
    • 如果有一天mysql只有InnoDB引擎了，有redo來實現復制，那么感覺oracle的DG就誕生了，物理的速度也將遠超邏輯的，畢竟只記錄了改動向量；
    • binlog幾大模式，一般采用row，因為遇到時間，從庫可能會出現不一致的情況，但是row更新前后都有，會導致日志變大；
    • 最后2個參數，保證事務成功，日志必須落盤，這樣，數據庫crash后，就不會丟失某個事務的數據了；
    • 兩階段提交：

• Bin log 用于記錄了完整的邏輯記錄，所有的邏輯記錄在 bin log 里都能找到，所以在備份恢復時，是以 bin log 為基礎，通過其記錄的完整邏輯操作，備份出一個和原庫完整的數據。
• 在兩階段提交時，若 redo log 寫入成功，bin log 寫入失敗，則后續通過 bin log 恢復時，恢復的數據將會缺失一部分。(如 redo log 執行了 update t set status = 1，此時原庫的數據 status 已更新為 1，而 bin log 寫入失敗，沒有記錄這一操作，后續備份恢復時，其 status = 0，導致數據不一致）。
• 若先寫入 bin log，當 bin log 寫入成功，而 redo log 寫入失敗時，原庫中的 status 仍然是 0 ，但是當通過 bin log 恢復時，其記錄的操作是 set status = 1，也會導致數據不一致。
  • • • 其核心就是， redo log 記錄的，即使異常重啟，都會刷新到磁盤，而 bin log 記錄的， 則主要用于備份。

• • • 對問題的理解
      • 備份時間周期的長短，感覺有2個方面：
        • 首先，是恢復數據丟失的時間，既然需要恢復，肯定是數據丟失了。如果一天一備份的話，只要找到這天的全備，加入這天某段時間的binlog來恢復，如果一周一備份，假設是周一，而你要恢復的數據是周日某個時間點，那就，需要全備+周一到周日某個時間點的全部binlog用來恢復，時間相比前者需要增加很多；看業務能忍受的程度；
        • 其次，是數據庫丟失，如果一周一備份的話，需要確保整個一周的binlog都完好無損，否則將無法恢復；而一天一備，只要保證這天的binlog都完好無損；當然這個可以通過校驗，或者冗余等技術來實現，相比之下，上面那點更重要

總結

以上是生活随笔為你收集整理的.sql文件如何执行_随手记 02 日志系统：一条SQL更新语句是如何执行的？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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