MySQL实战—更新过程

更新于 3月18日  约 11 分钟

本文属于个人备忘录,主要是极客时间《MySQL实战45讲》学习笔记。

MySQL实战—更新过程


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,最后到达存储引擎。那么更新语句又是如何执行?

和查询流程不同的是,更新流程涉及两个重要的日志模块:redo log(重做日志)和 binlog(二进制日志)。

redo log


redo log通常是物理日志,记录的是数据页的物理修改,而不是某一行或某几行的修改,它用来恢复提交后的物理数据页(恢复数据页,且只能恢复到最后一次提交的位置)。

如果MySQL每一次的更新操作都需要写进磁盘,整个过程IO成本会很高。使用redo log能提升更新效率,即WAL技术。

WAL


  • Write-Ahead Logging
  • 先写日志,再写磁盘

更新记录

  • InnoDB引擎先把记录写到redo log里面,并更新内存
  • InnoDB会在适当的时候,比如系统空闲时,将操作记录更新到磁盘里

在相同的数据量下,采用WAL的数据库系统在事务提交时,磁盘写操作只有传统的回滚日志的一半左右,大大提高了数据库磁盘IO操作的效率,从而提高了数据库的性能。

redo log


redo log大小固定,可配

  • 是InnoDB引擎的日志
  • 比如一组4个文件,每个文件大小1GB
  • 从头开始写,写到末尾又回到开始循环写
  • 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
  • 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之间是可写部分,用来记录新的操作
  • 如果write pos追上Checkpoint,表示没有可写位置了,此时不能执行新的更新,需要停下来擦掉一些记录(将记录更新到磁盘),将checkpoint向前推进

crash-safe

  • 通过redo log,InnoDB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,这个能力称为crash-safe

更新过程


以下述操作为例。

mysql> create table T(ID int primary key, c int); mysql> update T set c=c+1 where ID=2;

  • 执行器通过引擎取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。
  • 执行器将引擎返回的行数据的这个值加1,即N变成N+1,得到新的一行数据,再调用引擎接口写入新行。
  • 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,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,引擎把刚写入的redo log改成提交(commit)状态,更新完成。

执行流程如下图。浅色步骤在InnoDB内部执行,深色步骤在执行器中执行。

binlog


binlog,即二进制日志,是一个二进制文件,记录了对数据库执行更新的所有操作,并且记录了语句发生时间、执行时长、操作数据等信息。但不记录SELECT、SHOW等查询SQL语句。

二进制日志主要用于数据恢复和主从复制,及审计操作。

  • max_binlog_size:日志文件大小上限,二进制日志文件后缀名会由 mysql 自动拼接数字,达到此参数设置大小则写入另一个文件,同时后缀 + 1,所以在设置 log-bin 参数时仅填写路径和文件名即可,后缀名省略

是否开启binlog


log-bin:设置日志文件的位置,设置此参数同时开启日志记录,默认放在 mysql data目录下

mysql> show variables like 'log_bin'; +---------------+-------+ | Variable_name | Value | +---------------+-------+ | log_bin | ON | +---------------+-------+ 1 row in set (0.02 sec)

查看binlog


binlog不能直接查看。可以通过官方提供的mysqlbinlog工具查看。

  • 确认日志位置

mysql> show master logs; +------------------+-----------+ | Log_name | File_size | +------------------+-----------+ | mysql-bin.000120 | 47533445 | | mysql-bin.000121 | 57556996 | | mysql-bin.000122 | 190963566 | +------------------+-----------+ 3 rows in set (0.01 sec) mysql> mysql> mysql> show master status; +------------------+-----------+--------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+ | File | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set | +------------------+-----------+--------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+ | mysql-bin.000122 | 190964654 | | | a30ccda1-22af-11e9-850a-6c92bf668356:4512526-4520657, df123bc8-3139-11ea-9587-6c92bf9bf658:1-6937, e001bcc0-3139-11ea-a763-ac853d9f52c8:1-801427 | +------------------+-----------+--------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+ 1 row in set (0.00 sec)

  • 输出文件内容

# 直接查看 mysqlbinlog mysql-bin.xxx //xxx表示文件编号 # 输出到指定文件 mysqlbinlog mysql-bin.xxx > mysqllog.log # 指定时间段输出 mysqlbinlog --start-datetime '2020-01-08 00:00:00' --stop-datetime '2020-01-08 01:00:00' mysql-bin.xxx > mysqllog.log

如果执行过程出现以下提示,可暂时添加--no-defaults参数跳过检查。

mysqlbinlog:[ERROR] unknown variable 'default-character-set=utf8'

更多内容,请参考https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/binary-log.html

两阶段提交


写入redo log分为两个步骤

  • prepare
  • commit

即,两阶段提交。

为什么需要两阶段提交?


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再写binlog,要么反过来。

以上述更新为例。假设当前ID=2,字段c的值为0,并假设执行update过程中写完第一个日志后,发生了crash。看看两种方式会发生什么情况。

  • 先写redo log后写binlog
  • 假设redo log写完,binlog没有写完的时候,MySQL 进程异常重启
  • 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。
  • 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。
  • 出现不一致
  • 先写binlog后写redo log
  • 假设binlog写完之后,redo log没有写完的时候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。
  • 后续用binlog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。
  • 也出现不一致

可以看出,如果不使用“两阶段提交”,数据库的状态有可能和用binlog恢复出来的库的状态不一致。

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