日志系统:一条sql更新语句是如何执行的?--Mysql45讲笔记记录 打卡day2
下面是一个表的创建语句,这个表有一个主键id和一个整型字段c:
create table t(id int primary key,c int);
如果要将 id = 2 这一行的值加 1,sql语句就会这么写:
update t set c = c+1 where id =2;
上一篇文章介绍过sql语句几本的执行链路,首先可以确定的说,查询语句的流程,更新语句也是同样的会走一遍。
我们执行语句之前都要先连接数据库,这是连接器的工作。
前面有说过,当更新一条语句的时候,跟这个表相关的查询缓存会失败,所以现在这条语句会把表t上所有缓存结果都清空。这就是不建议使用查询缓存的原因。
接下来分析器会通过词法和语法解析知道这是一条更新语句。优化器决定使用id这个索引,然后执行器负责执行,找到这一行,然后更新。
与查询流程不一样的是,更新流程还涉及到两个重要的日志模块,也就是今天要讨论的主角:redo log(重做日志)和binglog(归档日志)。
重要的日志模块:redo log
用一篇文章来解释《孔乙己》,酒店掌柜有一个粉板,专门用来记录客人的赊账记录。如果赊账的人不多,那么他可以把顾客名和账目写在板上。但如果赊账但人多了,粉板总会有记不住的时候,这个时候掌柜一定还有一个专门记录赊账的账本。
如果有人要赊账或者还账的话,掌柜一般有两种做法:
1.一种是直接把账本翻出来,把这次赊的账加上去或者扣除调;
2.另一种做法是先在粉板上记下来这次的账,等打烊以后再把账本翻出来核算。
在生意红火柜台很忙的时候,掌柜一定选择后者,因为前者操作实在太麻烦了。首先你得找到这个人的赊账总额那条记录。你想想,密密麻麻几十页,掌柜要找到那个名字,可能还得带上老花镜慢慢找,找到以后再拿出来计算,最后再把结果写到账本上。
这整个过程想想都麻烦,还是先在粉板上记一下方便。如果每次没有粉板的帮助,每次记账都得翻账本,效率是不是很低?
同样,在mysql里也有这个问题,如果每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,然后再更新,整个过程io成本 查找成本都很高。为了解决这个问题,mysql设计者就用了类似酒店掌柜的思路来提升更新效率。
而粉板和账本配合的过程,其实就是mysql里经常说到的WAL技术,全称是Write-Ahead Logging,它的关键点就是先写日志,再写磁盘,也就是先写粉本,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,并更新到内存,这个时候更新就算完成了,同时innodb引擎会在适当到时候 将这个操作记录更新到磁盘,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。
如果今天赊账的不多,掌柜可以等打烊后再整理。但如果某天赊账的特别多,粉板写满了怎么办?这个时候掌柜只好放下手中的活儿,把粉板中的一部分赊账记录更新到账本中,然后把这些记录从粉板上擦掉,为记录新账腾出空间。
innodb的redo log是固定大小的,比如可以配置一组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。如下图一样
write pos是当前记录的位置,一边写一边后移,写到弟3号文件末尾后就回到0号文件开头。checkpoint是当前要擦出的位置,也是往后推移并且循环的,擦出记录钱要把记录更新到数据文件。
write pos 和 checkpoint之间的是粉板上还空着的部分,可以用来记录新的操作。如果wite pos追上checkpoint,表示粉板已经满了,这时候不能再执行新的更新,得先停下来擦掉一些记录,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,这个能力成为crash-safe.
要理解crash-safe这个概念,可以想想我们前面赊账记录的例子。只要赊账记录记在了粉板上或者写在了账本上,之后即使掌柜忘记了,比如突然停业几天,恢复生意后依然可以通过账本和粉板上的数据明确赊账账目。
重要的日志模块:binlog
mysql整体看分为两块:一是server层,它主要做的是mysql功能层面的事情,二是引擎层,负责存储相关的具体事宜。上面我们聊到粉板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)。
为什么会有两份日志呢?
因为最开始mysql里并没有innodb引擎。mysql自带的引擎是myisam,但是myisam没有crash-safe能力,binlog日志只能用来归档。而innodb以插件的形式引入到mysql的,既然只依靠binlog是没有crash-safe能力的,所以innodb使用另外一套日志系统---也就是redo log来实现crash-safe能力。
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,所有的引擎都可以使用。
2.redo log是物理日志,记录的是“在某个数据页上做来什么修改”;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中,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。
两阶段提交
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。要说明这个问题,我们得从文章开头的那个问题说起:怎样让数据库回复到半个月内任意一秒的状态?
binlog会记录所有的逻辑操作,并且是采用追加写的形式。
当需要恢复到指定的某一秒时,比如某天下午两点发现中午12点有一次误删表,需要找回数据,那么你可以这么做:
首先,找到最近的一次全量备份,如果运气好,可能就是昨天晚上的一个备份,从这个备份恢复到临时
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