02 | 日志系统：一条SQL更新语句是如何执行的？

上次内容回顾： 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是什么呢？

从一个表的一条更新语句说起， 下面是这个表的创建语句， 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);

将ID=2这一行的值加1， SQL这么写：

update T set c=c+1 where ID=2

在一个表上有更新的时候， 跟这个表有关的查询缓存会失效， 所以这条语句就会把表T上所有缓存结果都清空。这也是我们一般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分析知道这是一条更新语句，优化器决定要使用ID这个索引。然后，执行器负责具体执行， 找到这一行，然后更新。

 

与查询流程不一样的是， 更新流程还设计两个重量的日志模块，他们正是我们今天要讨论的主角： redo log（重做日志） 和 binlog（归档日志）。如果接触MySQL， 那这两个词肯定是绕不过的。

重要的日志模块： redo log

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， 将这个操作记录到更新到磁盘里面， 而这个更新往往是在系统比较空闲的时候做。

 

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， 那么总共可以记录4GB的操作。

wirte pos是当前记录的位置， 一边写一边后移， 写到第3号文件末尾后就会到0号文件开头。checkpoint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checkpoint之间的是可以用来记录新的操作。如果write pos追上checkpoint， 表示已经满了，不能继续更新了，得停下来先擦除掉一些记录， 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，之前提交的记录都会丢失， 这个能力成为crash-safe

重要的日志模块： binlog

MySQL整体来看是有两块： 一块是Server层， 他主要做的是MySQL功能层面的事情；还有一块是引擎层， 负责存储相关的具体事宜。上面说的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）

由于最开始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日志只能用于归档。而InnoDB是另一个公司一插件形式引入MySQL的， 既然只依靠binbinlog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

这两种日志有一下三点不同。

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。追加写是值binlog文件写到一定大小后切换到下一个， 并不会覆盖以前的日志

有了对这两个日志的概念理解， 我们在来看执行器和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，引擎直接用树索引找到这一行。如果ID=2这一行所在的数据也本来就在内存中， 就直接返回给执行器；否则，需要先从磁盘读入内容， 然后在返回。

2，执行器拿到引擎给的行数据， 把这个值加1， 比如原来的是N， 现在就是N+1， 得到新的一行数据，在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。

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

为什么必须有两个阶段提交？这是为了让两份日志之间的逻辑一致。要说明这个问题， 我们要从怎么让数据库恢复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。如果你的DBA承诺半个月内可以恢复，那么备份系统中一定会保存最近半个月的左右binlog， 同时系统会定期做整库备份。这里的“定期”取决于的系统的重要性，可以一天一备， 或者一周

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十二点有一次误删表，需要找回数据，那你可以这么做：

　　首先，找到最近一次的全量备份， 如果你运气好， 可能就是昨天晚上的一个备份， 从这个备份恢复到临时库；

　　然后， 从备份的时间点开始， 将备份的binlog依次取出来，重放到中午误删表之前的那个时刻。

 

这样你的临时库就跟误删之前的线上库一样了。然后你可以把数据从临时库取出来， 按需要恢复到线上库去

好了， 说完了数据库恢复过程， 我们回来说， 为什么日志需要“两个阶段提交”， 这里不妨用反证法来进行解释。

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redo log在写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， 在假设执行update语句过程中在写完第一个日志后， 第二个日志还没写完期间发生了crash， 会出现什么情况呢？

　　1， 先写redo log后写binlog。假设redo log写完， binlog 还没写完的时候， MySQL进行异常重启了。由于我们前面说过的。redo 写完之后， 系统即使崩溃， 仍然能够吧数据恢复， 所以恢复后一行的c的值是1.

但是由于binlog写完就crash了。这个时候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， 恢复出来的这一行就是0， 与原库的值不同

　　2， 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里面已经把记录从0改成1了。所以，在之后用binlog来恢复的时候就多出了一个事务出来， 恢复出来这一行c的值就是1， 与原来的值不同

 

可以看到， 如果不实用两阶段提交， 那么数据库的状态就有可能和用它的日志恢复出来的库的状态不一致。

间断的说 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

小结：

redo log用于保证crash-safe能力， innodb_flush_log_at_trx_commit这个参数设置为1， 表示每次事务的redo log都直接持久到磁盘。这个参数我建议设置成1，这样可以保证MySQL异常启动之后数据不丢失。

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。这个参数我也建议设置成1， 这样可以保证MySQL异常重启之后binlog不丢失

 

 

问答：

Redo log不是记录数据页“更新之后的状态”，而是记录这个页 “做了什么改动”。

Binlog有两种模式，statement 格式的话是记sql语句， row格式会记录行的内容，记两条，更新前和更新后都有。

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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，不持久保存，binlog的“归档”这个功能，redolog是不具备的。

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首先谈一下，学习后的收获
redo是物理的，binlog是逻辑的；现在由于redo是属于InnoDB引擎，所以必须要有binlog，因为你可以使用别的引擎
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
如果有一天mysql只有InnoDB引擎了，有redo来实现复制，那么感觉oracle的DG就诞生了，物理的速度也将远超逻辑的，毕竟只记录了改动向量
binlog几大模式，一般采用row，因为遇到时间，从库可能会出现不一致的情况，但是row更新前后都有，会导致日志变大
最后2个参数，保证事务成功，日志必须落盘，这样，数据库crash后，就不会丢失某个事务的数据了
其次说一下，对问题的理解
备份时间周期的长短，感觉有2个方便
首先，是恢复数据丢失的时间，既然需要恢复，肯定是数据丢失了。如果一天一备份的话，只要找到这天的全备，加入这天某段时间的binlog来恢复，如果一周一备份，假设是周一，而你要恢复的数据是周日某个时间点，那就，需要全备+周一到周日某个时间点的全部binlog用来恢复，时间相比前者需要增加很多；看业务能忍受的程度
其次，是数据库丢失，如果一周一备份的话，需要确保整个一周的binlog都完好无损，否则将无法恢复；而一天一备，只要保证这天的binlog都完好无损；当然这个可以通过校验，或者冗余等技术来实现，相比之下，上面那点更重要

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