MySQL：一条SQL更新语句是如何执行的

心已赠人 2022-08-28 01:43 235阅读 0赞

# 引入 #

一条查询语句的执行过程一般是经过连接器、分析器、优化器、执行器等功能模块，最后达到存储引擎。

那么，一条更新语句的执行流程又是怎样呢？

之前你可能经常听DBA同事说：MySQL可以恢复半个月内任意一秒的状态，惊叹的同时，你是不是会感到好奇，这是怎么做到的呢？

我们需要从一个表的更新日志说起，先建立一个表：

mysql> 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：

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

跟查询流程一样

*  首先需要使用连接器，连接数据库
 *  然后讲表T上的缓存结果都清空（这也是我们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
 *  执行器负责具体执行，找到这一行，然后更新  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAT2NlYW4mJlN0YXI_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
    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：redo log（重做日志）和binlog（归档日志）

## redo log ##

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，然后再更新，整个过程的IO成本，查找成本都会很高。因此，MySQL引入了WAL技术

WAL 的全称是 Write-Ahead Logging，它的关键点就是先写日志，然后等不忙的时候再写磁盘

*  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，而这个更新往往是系统比较空闲的时候做。
 *  InnoDB的redo log大小是固定的，比如可以配置为一组4个文件，每个文件的大小是1GB，那么总共可以记录4GB的操作。从头开始写，写到末尾就必须更新到磁盘，然后又回到开头写。
    
     *  write pos是当前记录的位置，一边写一边后移，写到第3号文件末尾后就回到0号文件开头。
     *  check point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之间是空着的部分，可以用来记录新的操作。如果write pos追上check point，这个时候就不能执行新的更新，必须停下来先擦掉一些记录，把check point 推进一下  
        ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAT2NlYW4mJlN0YXI_size_14_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

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，这个能力叫做crash-safe

要理解 crash-safe 这个概念，可以想想赊账记录的例子。只要赊账记录记在了粉板上或写在了账本上，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。

## binlog ##

MySQL整体来看，其实有两块：

*  一块是server层，它主要做的是MySQL功能层面的事情
 *  一块是引擎层，负责存储相关的具体事宜。

redo log是InnoDB特有的日志，而server层也有自己的日志，叫做binlog（归档日志）

为什么要有两份日志呢？

*  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 的能力，binlog 日志只能用于归档。
 *  InnoDB是另一个公司以插件形式引入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。

这两个日志有如下三种不同：

*  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
 *  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 ”。
 *  redo log是循环写的，空间固定会用完；binlog是可以追加写的。“追加写”是指binlog文件写到一定大小之后会切换到下一个，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。

*  执行器先找引擎取ID=2这一行。ID是主键，引擎直接用属搜索找到这一行。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
 *  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
 *  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
 *  执行器生成这个操作的 binlog，并把 binlog 写入磁盘。
 *  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。

下面这个 update 语句的执行流程图，图中浅色框表示是在 InnoDB 内部执行的，深色框表示是在执行器中执行的。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAT2NlYW4mJlN0YXI_size_10_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
上面，redo log 的写入拆成了两个步骤：prepare 和 commit，这就是"两阶段提交"。

binlog用于记录完整的逻辑记录，所有的逻辑记录在bin log里面都能找到，所以在备份恢复时，通过其完整逻辑操作，备份出一个和原库完整的数据。

> 总结

*  1 prepare阶段
 *  2 写binlog
 *  3 commit

当在2之前崩溃时，重启恢复：后发现没有commit，回滚。

## 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

> 为什么日志需要“两阶段提交

我们用反证法来解释。

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 redolog 再写 binlog，或者采用反过来的顺序。我们看看这两种方式会有什么问题。

仍然用前面的 update 语句来做例子。假设当前 ID=2 的行，字段 c 的值是 0，再假设执行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，会出现什么情况呢？

*  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。
     *  由于我们前面说过的，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 binlog 没写完就 crash 了，这时候 binlog 里面就没有记录这个语句。因此，之后备份日志的时候，存起来的 binlog 里面就没有这条语句。
     *  然后你会发现，如果需要用这个 binlog 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。
 *  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。

简单说，redo log 和 binlog 都可以用于表示事务的提交状态，而两阶段提交就是让这两个状态保持逻辑上的一致。

> 两阶段提交（仅针对InnoDB引擎）

*  保证数据库的一致性，必须要保证2份日志一致，使用的2阶段式提交；
 *  其实感觉像事务，不是成功就是失败，不能让中间环节出现，也就是一个成功，一个失败…

> 感觉binlog很多余，按理是不是只要redo log就够了?

binlog还不能去掉。

*  一个原因是，redolog只有InnoDB有，别的引擎没有。
 *  另一个原因是，redolog是循环写的，不持久化保存，binlog有“归档”这个功能，redolog是不具备的

# 总结 #

*  redo log 用于保证 crash-safe 能力。
    
     *  innodb\_flush\_log\_at\_trx\_commit 这个参数设置成1 的时候，表示**每次事务的 redo log 都直接持久化到磁盘**。
     *  这个参数建议设置成 1，这样可以保证 MySQL 异常重启之后数据不丢失。
 *  sync\_binlog 这个参数设置成 1 的时候，表示**每次事务的 binlog 都持久化到磁盘**。这个参数也建议你设置成 1，这样可以保证 MySQL 异常重启之后 binlog 不丢失。

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