【MySQL】从执行流程以及日志层面介绍一条修改语句都做了什么

清疚 2024-03-17 23:05 66阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一条SQL语句的执行流程？
 *  一条修改操作都发生了什么？
 *  如何理解Redo Log？

## 一条SQL语句的执行流程？ ##

我们可以将MySQL分为Server层和存储引擎层。存储引擎以插件的形式提供存储数据服务。  
从架构上，MySQL分为连接器，词法/语法分析器，优化器，执行器，存储引擎，查询缓存。  
我们的客户端首先需要链接MySQL，也就是我们需要先连接到MySQL上。  
我们可以使用mysql -h（ip） -P（port） -u（user） -p（password）的方式来连接某一台MySQL服务器。  
此时接待我们的是连接器，它负责与客户端建立链接、获取当前用户权限、维持和管理链接。  
如果我们的用户密码正确，那么连接器会从权限表中查询出来我们当前用户的权限，之后这个链接里用到的所有判断权限都依赖于此时读取到的权限。也就是即使此时修改了当前用户的权限，也只有在链接断开之后才会对当前链接生效。  
链接建立完毕就可以执行查询select语句了，此时会走查询缓存。  
这是一个K-V结构的缓存，如果我们的查询语句完全命中了键，那么会直接返回数据，当然在这之前也是需要判断权限的。但是一但对一个表有更新，查询缓存内的所有内容就会直接失效，因此有时它的性能反倒不好，在MySQL8之后已经被移除了。  
如果没有命中查询缓存，就要开始真正执行语句了。首先，MySQL 需要知道你要做什么，因此需要对 SQL 语句做解析。分析器先会做“词法分析”。你输入的一条 SQL 语句，MySQL 需要识别出里面的字符串分别是什么，代表什么。  
MySQL 从你输入的"select"这个关键字识别出来，这是一个查询语句。它也要把字符串“T”识别成“表名 T”，把字符串“ID”识别成“列 ID”。做完了这些识别以后，就要做“语法分析”。根据词法分析的结果，语法分析器会根据语法规则，判断你输入的这个 SQL 语句是否满足 MySQL 语法。如果你的语句不对，就会收到“You have an error in your SQL syntax”的错误提醒。  
经过了分析器，MySQL 就知道你要做什么了。在开始执行之前，还要先经过优化器的处理。优化器是在表里面有多个索引的时候，决定使用哪个索引；或者在一个语句有多表关联（join）的时候，决定各个表的连接顺序。  
之后就到了执行器，开始执行之前，先判断是否对当前表有操作权限，如果没有则返回权限错误问题。  
如果有则打开表并决定使用哪一个存储引擎的接口。之后就是执行我们的SQL语句了，比如我们要查询ID=1的数据，那么如果没有索引，扫描当前数据符合则加入结果集，否则继续向下，直到表最后一行。  
而如果有索引，则找到ID=1的数据之后直接返回。

## 一条修改操作都发生了什么？ ##

一条修改操作，不仅仅除了要走我们上面那一套执行流程，还有其他的流程。  
修改操作是需要记录日志的，Redo Log，Undo Log，以及Bin Log。  
还会涉及到两个缓存，Change Buffer和Buffer Pool。  
当遇到一条修改操作，首先会判断数据是否存在于Buffer Pool中，也就是MySQL再内存中划分的存储数据的缓存。如果数据存在于内存中，那么我们直接对内存中的数据进行修改即可，并且对于非临时表的修改操作，我们会记录undo log日志，来保证一个回滚链。然后记录redo log，先将redo log标记为prepare状态，然后存储引擎返回并让Server层记录bin log日志，记录完毕bin log日志之后，再次调用存储引擎并将prepare状态修改为commit状态。也就是所谓的两阶段提交。此时修改操作完成。  
而如果数据不存在于Buffer Pool中，那么会直接将我们的修改操作记录到Change Buffer中，等待下次我们查询出来这条被修改的记录的时候，我们在进行merge合并操作，将Change Buffer中的操作操作于当前数据。同时也依旧需要记录日志。

## 如何理解Redo Log？ ##

Redo Log是一种顺序写的结构，我们将对数据进行修改的操作先写入到Redo Log中而不是直接从磁盘中取出数据然后做修改，这样子可以提高速度，因为相比于随机的磁盘IO，有序的，内存中的Redo Log显然性能更高，因此如果我们能将数据先写到Redo Log中，然后再合适的时候对磁盘数据使用Redo Log进行整合，是可以大大提高速度的。  
并且Redo Log也为MySQL的InnoDB提供了crash-safe的功能，也就是奔溃恢复。  
Redo Log是MySQL的事务日志，它记录了数据库中正在进行的事务操作的物理修改。当MySQL重新启动后，它可以使用Redo Log来重做（replay）最后一次数据库关闭之前的所有事务操作，以将数据库恢复到崩溃前的状态。  
当MySQL奔溃的时候，我们并不需要担心没有写入到磁盘中的数据丢失，我们可以从Redo Log中读取数据来恢复原本最新的数据。  
以下是MySQL使用Redo Log进行数据恢复的大致步骤：

1.  MySQL启动时会检查Redo Log文件，并确定最后一个已提交的事务。
2.  MySQL根据Redo Log文件的信息，将尚未写入磁盘的事务日志重做。这意味着MySQL会将所有已提交但尚未持久化到磁盘的数据重新应用到数据库中，以确保数据的一致性。
3.  一旦所有Redo Log中的修改都被应用到数据库中，MySQL就能够打开数据库并恢复到崩溃前的状态。  
    需要注意的是，Redo Log只能保证数据在崩溃前的一致状态，并不能恢复已经提交的事务。如果在崩溃之前有未提交的事务，这些事务的修改将会丢失。  
    此外，MySQL还使用Undo Log来处理回滚操作，以确保在事务被回滚时可以撤消已对数据库进行的修改。通过使用Redo Log和Undo Log两个日志文件，MySQL能够保证数据的持久性和一致性。