MySQL架构(二)SQL 更新语句是如何执行的?

前言

在上一篇文章中,我们从一个查询语句的执行流程知道了 MySQL 架构可分为 Server 层和存储引擎层,以及各个层级的具体部件。

那么在这篇文章中,小鱼将介绍更新语句的执行流程,从中我们又能学到什么呢?

SQL 的更新流程

我们先创建一张表作为演示表,作为演示表只需要一个主键、一个额外字段就可以了。下面是演示表的创建语句:

sql 复制代码
CREATE TABLE test(ID int primary key, age int);

如果我们需要将 ID=2 目标值自增 1,更新的 SQL 语句如下。

sql 复制代码
UPDATE test SET age=age+1 WHERE ID=2;

更新目标值时,得先查找的该行数据,所以也会执行SQL查询语句的流程。

  1. 在执行语句前,连接上数据库(连接器)。
  2. 因为是更新语句,涉及到更新目标表的查询缓存会失效,所以该语句会把 test 表所有缓存结果都清空。
  3. 分析器通过词法分析和语法分析知道该语句为更新语句。
  4. 优化器决定要使用 ID 索引。
  5. 最后,执行器负责更新的具体执行,根据索引找到目标行,再执行更新。

更新语句流程与查询语句流程不一样的地方在于日志模块,更新语句涉及到两个十分重要的日志模块------redo log(重做日志)和 binlog(归档日志)。

Redo log 重做日志

​Redo Log​​称为重做日志,提供再写入操作,恢复提交事务修改的页操作,用来保证事务的持久性。

mysql 数据是被持久化写进磁盘的,每次更新也需要找到目标数据,在进行修改,每次更新都执行一遍该操作,这个过程的 IO 成本是比较高的。

为了解决这个问题,MySQL 采用了先写日志,空余时间再写磁盘的思路来提升更新效率。即是 WAL 技术(预写式日志,WAL 的全称是 Write-Ahead Logging)。

具体来说,当有更新语句执行的时候,InnoDB 引擎会先把更新记录写到 redo log 日志里,并更新内存,这个时候已经完成更新(内存上),实际磁盘上的数据尚未更新。等适当的时候(通常是系统空闲的时候),InnoDB 引擎会将这个操作记录(redo log 中记录的更新语句)更新到磁盘。

redo log 的流程如下:

  1. 先将目标原始数据从磁盘中读入内存中来,修改数据的内存拷贝。
  2. 生成一条重做日志并写入 Redo Log Buffer,记录的是数据被修改后的值。
  3. 当事务 commit 时,将 Redo Log Buffer 中的内容采用追加写的方式刷新到 Redo Log File
  4. 定期将内存中修改的数据刷新到数据文件(磁盘)中。

这样做还有一个问题,InnoDB 的 redo log 日志的大小是固定的,它设计的是循环的,即日志文件写满后会覆盖掉最先的记录(从头开始写,写到末尾就又回到开头循环写)。

  • write pos:当前记录的位置,一边写一边后移,当写到第 3 号文件末(末尾)时会回到 0 号文件(开头)开头。
  • checkpoint:当前要擦除的位置,同样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(更新到磁盘里)。
  • write poscheckpoint 之间:redo log 日志文件还空着的部分,可以用来记录新的操作。
    • 如果 write pos 追上 checkpoint,表示 redo log 日志文件写满了,此时不能再执行新的更新操作,会将记录写入数据文件,并执行擦除记录,推进 checkpoint 位置。

试想:对于已经写入 redo log 的记录,在数据库异常重启后,能否恢复?

mysql 重启后,已经写入 redo log 的记录不会丢失,这个能力也称为 crash-safe

crash-safe 还有个重要的日志------Binlog 日志。

Binlog 归档日志

MySQL 架构分为 Server 层和存储引擎层,redo log 是存储引擎层产生的日志,而 server 层也有日志------Binlog 归档日志。

两者的区别在于以下几点:

  • Redo log 是 InnoDB 引擎特有的;binlog 是 MySQL 的 Server 层产生的,任何引擎都存在该日志。
  • Redo log 是循环写的,空间固定会用完,用完即从头开始写。binlog 是追加写,即 binlog 文件写到一定大小后会新建日志文件,不会覆盖掉以前的日志。
  • redo log 会不断记录,而 binlog 只有在事务提交的时候才记录。Redo log 是物理日志,详细记录了"在某个数据页上做了什么修改"(包含事务的过程操作);binlog 是逻辑日志,记录的是语句的原始逻辑(对数据最终的影响)。

譬如:一个事务对表做10万行的记录插入,在事务执行过程中,会一直不断的往 Redo Log 顺序写,而这个过程 Binlog 不会记录,直至这个事务提交的时候,才会写入到 Binlog 文件中。

这两份日志存在的意义就是实现 crash-safe 能力。

这两个日志文件结合起来,才真正实现了 crash-safe 能力,让 MySQL 既能保证事务的 ACID 属性,又能支持高效的数据复制和恢复能力。

redo log 和 binlog 设置

查看 redo log 和 binlog 设置

sql 复制代码
show variables like 'innodb_flush_log_at_trx_commit';
show variables like 'sync_binlog'
  • innodb_flush_log_at_trx_commit
    • 设置成 0,在提交事务时,InnoDB 不会立即触发将缓存日志写到磁盘文件的操作,而是每秒触发一次缓存日志回写磁盘操作,并调用操作系统 fsync 刷新 IO 缓存。
    • 设置成 1 ,每次事务的 redo log 都直接持久化到磁盘,如此可以保证 MySQL 在异常重启后数据不会丢失。
    • 设置成 2,在每个事务提交时,InnoDB 立即将缓存中的 redo 日志回写到日志文件,但并不马上调用 fsync 来刷新 IO 缓存,而是每秒只做一次磁盘 IO 缓存刷新操作。
  • 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。对于需要高度数据持久性和不能承受数据丢失的系统,建议将 sync_binlog设置为 1

设置 redo log 和 binlog 配置

可以在 MySQL 配置文件(通常是 my. Cnf 或 my. Ini)中设置这个变量。设置好后需要重启 mysl,使得配置生效。

ini 复制代码
[mysqld]
sync_binlog=1
innodb_flush_log_at_trx_commit = 1

或者,也可以在 MySQL 运行时动态设置,但是这种变更只对新的会话有效,对于已经存在的会话,该设置直到会话结束才会生效。

ini 复制代码
SET GLOBAL sync_binlog=1;
SET GLOBAL innodb_flush_log_at_trx_commit = 1;
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