??可能經(jīng)常聽 DBA 同事說，MySQL 可以恢復(fù)到半個(gè)月內(nèi)任意一秒的狀態(tài)，驚嘆的同時(shí)，你是不是心中也會(huì)不免會(huì)好奇，這是怎樣做到的呢？我們還是從一個(gè)表的一條更新語句說起，下面是這個(gè)表的創(chuàng)建語句，這個(gè)表有一個(gè)主鍵 ID和一個(gè)整型字段 c：

> create table T(ID int primary key, c int);

??如果要將 ID=2 這一行的值加 1，SQL 語句就會(huì)這么寫：

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

??前面我有跟你介紹過 SQL 語句基本的執(zhí)行鏈路，這里我再把那張圖拿過來，你也可以先簡單看看這個(gè)圖回顧下。首先，可以確定的說，查詢語句的那一套流程，更新語句也是同樣會(huì)走一遍。

??你執(zhí)行語句前要先連接數(shù)據(jù)庫，這是連接器的工作。
??前面我們說過，在一個(gè)表上有更新的時(shí)候，跟這個(gè)表有關(guān)的查詢緩存會(huì)失效，所以這條語句就會(huì)把表 T 上所有緩存結(jié)果都清空。這也就是我們一般不建議使用查詢緩存的原因。
??接下來，分析器會(huì)通過詞法和語法解析知道這是一條更新語句。優(yōu)化器決定要使用 ID 這個(gè)索引。然后，執(zhí)行器負(fù)責(zé)具體執(zhí)行，找到這一行，然后更新。與查詢流程不一樣的是，更新流程還涉及兩個(gè)重要的日志模塊，它們正是我們今天要討論的主角：redo log（重做日志）和 binlog（歸檔日志）。如果接觸 MySQL，那這兩個(gè)詞肯定是繞不過的，我后面的內(nèi)容里也會(huì)不斷地和你強(qiáng)調(diào)。不過話說回來，redo log 和 binlog在設(shè)計(jì)上有很多有意思的地方，這些設(shè)計(jì)思路也可以用到你自己的程序里。

重要的日志模塊：redo log

?? MySQL 如果每一次的更新操作都需要寫進(jìn)磁盤，然后磁盤也要找到對(duì)應(yīng)的那條記錄，然后再更新，整個(gè)過程 IO 成本、查找成本都很高。為了解決這個(gè)問題，MySQL 的設(shè)計(jì)者就用了類似酒店掌柜粉板的思路來提升更新效率。
?? 當(dāng)有一條記錄需要更新的時(shí)候，InnoDB 引擎就會(huì)先把記錄寫到 redo log（粉板）里面，并更新內(nèi)存，這個(gè)時(shí)候更新就算完成了。同時(shí)，InnoDB 引擎會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，將這個(gè)操作記錄更新到磁盤里面，而這個(gè)更新往往是在系統(tǒng)比較空閑的時(shí)候做，這就像打烊以后掌柜做的事。
?? 如果今天賒賬的不多，掌柜可以等打烊后再整理。但如果某天賒賬的特別多，粉板寫滿了，又怎么辦呢？這個(gè)時(shí)候掌柜只好放下手中的活兒，把粉板中的一部分賒賬記錄更新到賬本中，然后把這些記錄從粉板上擦掉，為記新賬騰出空間。
?? 與此類似，InnoDB 的 redo log 是固定大小的，比如可以配置為一組 4 個(gè)文件，每個(gè)文件的大小是 1GB，那么這塊“粉板”總共就可以記錄 4GB 的操作。從頭開始寫，寫到末尾就又回到開頭循環(huán)寫，如下面這個(gè)圖所示。

?? write pos 是當(dāng)前記錄的位置，一邊寫一邊后移，寫到第 3 號(hào)文件末尾后就回到 0 號(hào)文件開頭checkpoint 是當(dāng)前要擦除的位置，也是往后推移并且循環(huán)的，擦除記錄前要把記錄更新到數(shù)據(jù)文件。
?? write pos 和 checkpoint 之間的是“粉板”上還空著的部分，可以用來記錄新的操作。如果 write pos 追上 checkpoint，表示“粉板”滿了，這時(shí)候不能再執(zhí)行新的更新，得停下來先擦掉一些記錄，把 checkpoint 推進(jìn)一下。
?? 有了 redo log，InnoDB 就可以保證即使數(shù)據(jù)庫發(fā)生異常重啟，之前提交的記錄都不會(huì)丟失，這個(gè)能力稱為crash-safe。
?? 要理解 crash-safe 這個(gè)概念，可以想想我們前面賒賬記錄的例子。只要賒賬記錄記在了粉板上或?qū)懺诹速~本上，之后即使掌柜忘記了，比如突然停業(yè)幾天，恢復(fù)生意后依然可以通過賬本和粉板上的數(shù)據(jù)明確賒賬賬目。

重要的日志模塊：binlog

??前面我們講過，MySQL 整體來看，其實(shí)就有兩塊：一塊是 Server 層，它主要做的是MySQL 功能層面的事情；還有一塊是引擎層，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)相關(guān)的具體事宜。上面我們聊到的粉板 redo log 是 InnoDB 引擎特有的日志，而 Server 層也有自己的日志，稱binlog（歸檔日志）。
因?yàn)樽铋_始 MySQL 里并沒有 InnoDB 引擎。
??MySQL 自帶的引擎是 MyISAM，但是MyISAM 沒有 crash-safe 的能力，binlog 日志只能用于歸檔。而InnoDB 是另一個(gè)公司以插件形式引入 MySQL 的，既然只依靠 binlog 是沒有 crash-safe 能力的，所以 InnoDB使用另外一套日志系統(tǒng)——也就是 redo log 來實(shí)現(xiàn) crash-safe 能力。
這兩種日志有以下三點(diǎn)不同。

redo log 是 InnoDB 引擎特有的；binlog 是 MySQL 的 Server 層實(shí)現(xiàn)的，所有引擎都可以使用。

redo log 是物理日志，記錄的是“在某個(gè)數(shù)據(jù)頁上做了什么修改”；binlog 是邏輯日志，記錄的是這個(gè)語句的原始邏輯，比如“給 ID=2 這一行的 c 字段加 1 ”。

redo log 是循環(huán)寫的，空間固定會(huì)用完；binlog 是可以追加寫入的。“追加寫”是指binlog 文件寫到一定大小后會(huì)切換到下一個(gè)，并不會(huì)覆蓋以前的日志。

有了對(duì)這兩個(gè)日志的概念性理解，我們?cè)賮砜磮?zhí)行器和 InnoDB 引擎在執(zhí)行這個(gè)簡單的update 語句時(shí)的內(nèi)部流程。
4. 執(zhí)行器先找引擎取 ID=2 這一行。ID 是主鍵，引擎直接用樹搜索找到這一行。如果ID=2 這一行所在的數(shù)據(jù)頁本來就在內(nèi)存中，就直接返回給執(zhí)行器；否則，需要先從磁盤讀入內(nèi)存，然后再返回。
5. 執(zhí)行器拿到引擎給的行數(shù)據(jù)，把這個(gè)值加上 1，比如原來是 N，現(xiàn)在就是 N+1，得到新的一行數(shù)據(jù)，再調(diào)用引擎接口寫入這行新數(shù)據(jù)。
6. 引擎將這行新數(shù)據(jù)更新到內(nèi)存中，同時(shí)將這個(gè)更新操作記錄到 redo log 里面，此時(shí)redo log 處于 prepare 狀態(tài)。然后告知執(zhí)行器執(zhí)行完成了，隨時(shí)可以提交事務(wù)。
7. 執(zhí)行器生成這個(gè)操作的 binlog，并把 binlog 寫入磁盤。
8. 執(zhí)行器調(diào)用引擎的提交事務(wù)接口，引擎把剛剛寫入的 redo log 改成提交（commit）狀態(tài)，更新完成。

?? 你可能注意到了，最后三步看上去有點(diǎn)“繞”，將 redo log 的寫入拆成了兩個(gè)步驟：prepare 和 commit，這就是"兩階段提交"。

兩階段提交

?? 為什么必須有“兩階段提交”呢？這是為了讓兩份日志之間的邏輯一致。要說明這個(gè)問題，我們得從文章開頭的那個(gè)問題說起：怎樣讓數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到半個(gè)月內(nèi)任意一秒的狀態(tài)？
?? 前面我們說過了，binlog 會(huì)記錄所有的邏輯操作，并且是采用“追加寫”的形式。如果你的 DBA 承諾說半個(gè)月內(nèi)可以恢復(fù)，那么備份系統(tǒng)中一定會(huì)保存最近半個(gè)月的所有binlog，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)定期做整庫備份。這里的“定期”取決于系統(tǒng)的重要性，可以是一天一備，也可以是一周一備。
??當(dāng)需要恢復(fù)到指定的某一秒時(shí)，比如某天下午兩點(diǎn)發(fā)現(xiàn)中午十二點(diǎn)有一次誤刪表，需要找回?cái)?shù)據(jù)，那你可以這么做：

首先，找到最近的一次全量備份，如果你運(yùn)氣好，可能就是昨天晚上的一個(gè)備份，從這個(gè)備份恢復(fù)到臨時(shí)庫；

然后，從備份的時(shí)間點(diǎn)開始，將備份的 binlog 依次取出來，重放到中午誤刪表之前的那個(gè)時(shí)刻。

??好了，說完了數(shù)據(jù)恢復(fù)過程，我們回來說說，為什么日志需要“兩階段提交”。這里不妨用反證法來進(jìn)行解釋。
3. 先寫 redo log 后寫 binlog。假設(shè)在 redo log 寫完，binlog 還沒有寫完的時(shí)候，MySQL 進(jìn)程異常重啟。由于我們前面說過的，redo log 寫完之后，系統(tǒng)即使崩潰，仍然能夠把數(shù)據(jù)恢復(fù)回來，所以恢復(fù)后這一行 c 的值是 1。但是由于 binlog 沒寫完就 crash 了，這時(shí)候 binlog 里面就沒有記錄這個(gè)語句。
因此，之后備份日志的時(shí)候，存起來的 binlog 里面就沒有這條語句。然后你會(huì)發(fā)現(xiàn)，如果需要用這個(gè) binlog 來恢復(fù)臨時(shí)庫的話，由于這個(gè)語句的 binlog 丟失，這個(gè)臨時(shí)庫就會(huì)少了這一次更新，恢復(fù)出來的這一行 c 的值就是 0，與原庫的值不同。
4. 先寫 binlog 后寫 redo log。如果在 binlog 寫完之后 crash，由于 redo log 還沒寫，崩潰恢復(fù)以后這個(gè)事務(wù)無效，所以這一行 c 的值是 0。但是 binlog 里面已經(jīng)記錄了“把c 從 0 改成 1”這個(gè)日志。所以，在之后用 binlog 來恢復(fù)的時(shí)候就多了一個(gè)事務(wù)出來，恢復(fù)出來的這一行 c 的值就是 1，與原庫的值不同。

小結(jié)

今天，我介紹了 MySQL 里面最重要的兩個(gè)日志，即物理日志 redo log 和邏輯日志binlog。
redo log 用于保證 crash-safe 能力innodb_flush_log_at_trx_commit 這個(gè)參數(shù)設(shè)置成1
的時(shí)候，表示每次事務(wù)的 redo log 都直接持久化到磁盤。這個(gè)參數(shù)我建議你設(shè)置成 1，這樣可以保證 MySQL 異常重啟之后數(shù)據(jù)不丟失。
sync_binlog 這個(gè)參數(shù)設(shè)置成 1 的時(shí)候，表示每次事務(wù)的 binlog 都持久化到磁盤。這個(gè)參數(shù)我也建議你設(shè)置成 1，這樣可以保證 MySQL 異常重啟之后 binlog 不丟失。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的02 | 日志系统：一条 SQL 更新语句是如何执行的的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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