黑盒下的更新數(shù)據(jù)流程

當(dāng)我們查詢數(shù)據(jù)的時候，會先去Buffer Pool中查詢。如果Buffer Pool中不存在，存儲引擎會先將數(shù)據(jù)從磁盤加載到Buffer Pool中，然后將數(shù)據(jù)返回給客戶端；同理，當(dāng)我們更新某個數(shù)據(jù)的時候，如果這個數(shù)據(jù)不存在于Buffer Pool，同樣會先數(shù)據(jù)加載進來，然后修改修改內(nèi)存的數(shù)據(jù)。被修改過的數(shù)據(jù)會在之后統(tǒng)一刷入磁盤。

這個過程看似沒啥問題，實則不講武德。假設(shè)我們修改Buffer Pool中的數(shù)據(jù)成功，但是還沒來得及將數(shù)據(jù)刷入磁盤MySQL就掛了怎么辦？按照上圖的邏輯，此時更新之后的數(shù)據(jù)只存在于Buffer Pool中，如果此時MySQL宕機了，這部分?jǐn)?shù)據(jù)將會永久的丟失；

再者，我更新到一半突然發(fā)生錯誤了，想要回滾到更新之前的版本，該怎么辦？那不完犢子嗎，連數(shù)據(jù)持久化的保證、事務(wù)回滾都做不到還談什么崩潰恢復(fù)？

Redo Log & Undo Log

而通過MySQL能夠?qū)崿F(xiàn)崩潰恢復(fù)的事實來看，MySQL必定實現(xiàn)了某些騷操作。沒錯，這就是接下來我們要介紹的另外的兩個關(guān)鍵功能，Redo Log和Undo Log。

這兩種日志是屬于InnoDB存儲引擎的日志，和MySQL Server的Binlog不是一個維度的日志。

Redo Log?記錄了此次事務(wù)**「完成后」** 的數(shù)據(jù)狀態(tài)，記錄的是更新之 **「后」**的值

Undo Log?記錄了此次事務(wù)**「開始前」** 的數(shù)據(jù)狀態(tài)，記錄的是更新之 **「前」**的值

所以這兩種日志有明顯的區(qū)別，我用一種更加通俗的例子來解釋一下這兩種日志。

Redo Log就像你在命令行敲了很長的命令，敲回車執(zhí)行，結(jié)果報錯了。此時我們只需要再敲個↑就會拿到上一條命令，再執(zhí)行一遍即可。

Undo Log就像你剛剛在Git中Commit了一下，然后再做一個較為復(fù)雜的改動，但是改著改著你的心態(tài)崩了，不想要剛剛的改動了，于是直接git reset --hard $lastCommitId回到了上一個版本。

實現(xiàn)日志后的更新流程

有了Redo Log和Undo Log，我們再將上面的那張圖給完善一下。

首先，更新數(shù)據(jù)還是會判斷數(shù)據(jù)是否存在于Buffer Pool中，不存在則加載。上面我們提到了回滾的問題，在更新Buffer Pool中的數(shù)據(jù)之前，我們需要先將該數(shù)據(jù)事務(wù)開始之前的狀態(tài)寫入Undo Log中。假設(shè)更新到一半出錯了，我們就可以通過Undo Log來回滾到事務(wù)開始前。

然后執(zhí)行器會更新Buffer Pool中的數(shù)據(jù)，成功更新后會將數(shù)據(jù)最新狀態(tài)寫入Redo Log Buffer中。因為一個事務(wù)中可能涉及到多次讀寫操作，寫入Buffer中分組寫入，比起一條條的寫入磁盤文件，效率會高很多。

那為什么Undo Log不也搞一個Undo Log Buffer，也給Undo Log提提速，雨露均沾？那我們假設(shè)有這個一個Buffer存在于InnoDB，將事務(wù)開始前的數(shù)據(jù)狀態(tài)寫入了Undo Log Buffer中，然后開始更新數(shù)據(jù)。

突然啪一下，很快啊，MySQL由于意外進程退出了，此時會發(fā)生一件很尷尬的事情，如果更新的數(shù)據(jù)一部分已經(jīng)刷回磁盤了，但是此時事務(wù)沒有成功需要回滾，你發(fā)現(xiàn)Undo Log隨著進程退出一起沒了，此時就沒有辦法通過Undo Log去做回滾。

那如果剛剛更新完內(nèi)存，MySQL就掛了呢？此時Redo Log Buffer甚至都可能沒有寫入，即使寫入了也沒有刷到磁盤，Redo Log也丟了。

其實無所謂，因為意外宕機，該事務(wù)沒有成功，既然事務(wù)事務(wù)沒有成功那就需要回滾，而MySQL重啟后會讀取磁盤上的Redo Log文件，將其狀態(tài)給加載到Buffer Pool中。而通過磁盤Redo Log文件恢復(fù)的狀態(tài)和宕機前事務(wù)開始前的狀態(tài)是一樣的，所以是沒有影響的。然后等待事務(wù)commit了之后就會將Redo Log和Binlog刷到磁盤。

流程中仍然存在的問題

你可能認(rèn)為到這一步就完美了，事實上則不然。假設(shè)我們在將Redo Log刷入到磁盤之后MySQL突然宕機了，binlog還沒有來得及寫入。此時重啟，Redo Log所代表的狀態(tài)就和Binlog所代表的狀態(tài)不一致了。Redo Log恢復(fù)到Buffer Pool中的某行的A字段是3，但是任何監(jiān)聽其Binlog的數(shù)據(jù)庫讀取出來的數(shù)據(jù)確是2。

即使Redo Log和Binlog都寫入文件了，但是這個時候MySQL所在的物理機或者VM宕機了，日志仍然會丟失。現(xiàn)在的OS在你寫入文件的時候，會先將改動的內(nèi)容寫入的OS Cache中，以此來提高效率。然后根據(jù)策略（受你配置的參數(shù)的影響）來將OS Cache中的數(shù)據(jù)刷入磁盤。

基于2PC的一致性保障

從這你可以發(fā)現(xiàn)一個關(guān)鍵的問題，那就是必須保證Redo Log和Binlog在事務(wù)提交時的數(shù)據(jù)一致性，要么都存在，要么都不存在。MySQL是通過 **2PC（two-phase commit protocol）**來實現(xiàn)的。

簡單介紹一下2PC，它是一種保證分布式事務(wù)數(shù)據(jù)一致性的協(xié)議，它中文名叫兩階段提交，它將分布式事務(wù)的提交拆分成了2個階段，分別是Prepare和Commit/Rollback。

就向兩個拳擊手開始比賽之前，裁判會在中間確認(rèn)兩個選手的狀態(tài)，類似于問你準(zhǔn)備好了嗎？得到確認(rèn)之后，裁判才會說Fight。

裁判詢問選手的狀態(tài)，對應(yīng)的是第一階段Prepare；得到了肯定的回答之后，裁判宣布比賽正式開始，對應(yīng)的是第二階段Commit，但是如果有一方選手沒有準(zhǔn)備好，裁判會宣布比賽暫停，此時對應(yīng)的是第一階段失敗的情況，第二階段的狀態(tài)會變?yōu)?strong>Rollback。裁判就對應(yīng)2PC中的協(xié)調(diào)者Coordinator，選手就對應(yīng)參與者Participant。

下面我們通過一張圖來看一下整個流程。

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Prepare階段，將Redo Log寫入文件，并刷入磁盤，記錄上內(nèi)部XA事務(wù)的ID，同時將Redo Log狀態(tài)設(shè)置為Prepare。Redo Log寫入成功后，再將Binlog同樣刷入磁盤，記錄XA事務(wù)ID。

Commit階段，向磁盤中的Redo Log寫入Commit標(biāo)識，表示事務(wù)提交。然后執(zhí)行器調(diào)用存儲引擎的接口提交事務(wù)。這就是整個過程。

驗證2PC機制的可用性

這就是2PC提交Redo Log和Binlog的過程，那在這個期間發(fā)生了異常，2PC這套機制真的能保證數(shù)據(jù)一致性嗎？

假設(shè)Redo Log刷入成功了，但是還沒來得及刷入Binlog MySQL就掛了。此時重啟之后會發(fā)現(xiàn)Redo Log并沒有Commit標(biāo)識，此時根據(jù)記錄的XA事務(wù)找到這個事務(wù)，進行回滾。

如果Redo Log刷入成功，而且Binlog也刷入成功了，但是還沒有來得及將Redo Log從Prepare改成Commit MySQL就掛了，此時重啟會發(fā)現(xiàn)雖然Redo Log沒有Commit標(biāo)識，但是通過XID查詢到的Binlog卻已經(jīng)成功刷入磁盤了。

此時，雖然Redo Log沒有Commit標(biāo)識，MySQL也要提交這個事務(wù)。因為Binlog一旦寫入，就可能會被從庫或者任何消費Binlog的消費者給消費。如果此時MySQL不提交事務(wù)，則可能造成數(shù)據(jù)不一致。而且目前Redo Log和Binlog從數(shù)據(jù)層面上，其實已經(jīng)Ready了，只是差個標(biāo)志位。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的原创 MySQL探秘(八)：基于Redo Log和Undo Log的MySQL崩溃恢复流程（一致性）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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