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前言

上一章我们讲了一条SQL是如何做查询的，其中经历了许多步骤。这次来讲讲一条SQL是如何做更新操作的。
常有大佬说他可以把MySQL恢复到半个月内任意一秒的状态，今天也来谈谈这是如何做到的呢？

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一、SQL是如何做更新操作的

之前我们讲到了一条SQL的执行要经过连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器，最后到达存储引擎。其实更新语句也会同查询语句一样，把这些路都走一篇。不过会在此基础上更多一些步骤。还是以一条SQL为例子：

创建一个表T

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

如果想把ID=10这行的值+1，SQL就是这样：

mysql> update T set c=c+1 where ID=10;

先通过连接器连接数据库。如果查询缓存中有值就取，没有就走下一步。，分析器会通过词法和语法解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，更新流程还涉及两个重要的日志模块，它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）。

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二、MySQL中的redo log

设想一下，如果每一次的更新操作都需要写进磁盘，然后磁盘也要找到对应的那条记录，然后再更新，整个过程 IO 成本、查找成本都很高。那么MySQL是如何解决这个问题的呢？
这就不得不提到MySQL里常说的WAL技术。全称是 Write-Ahead Logging，它的关键点就是先写日志，再写磁盘，也就是先写把那些SQL都记录下来，等统一时间再来写入。

具体来说，当有一条记录要更新的时候，InnoDB引擎会把这条记录先写到redo log里，并更新内存，再等到系统比较空闲的时候把这个操作记录更新到磁盘。如果一直都很忙没有空闲，那么redo log就会先写入一部分，为后面留下空间。（InnoDB的redo log是固定大小的。比如可以配置为一组 4 个文件，每个文件的大小是 1GB，那么总共就可以记录 4GB 的操作，每次更新一部分到磁盘就可以把已更新的内容擦除）。

有了 redo log，InnoDB 就可以保证即使数据库发生异常重启，之前提交的记录都不会丢失，这个能力称为 crash-safe。也就是就算异常重启也能找到写在redo log中的SQL执行内容了。

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三、MySQL中的binlog

redo log是InnoDB引擎特有的日志。Sever层也有自己的日志，binlog(归档日志)。

这两种日志有以下三点不同。

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“在某个数据页上做了什么修改”；binlog 是逻辑日志，记录的是这个语句的原始逻辑，比如“给 ID=2 这一行的 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”是指 binlog 文件写到一定大小后会切换到下一个，并不会覆盖以前的日志。

那么我们回头来看看上面的SQL在MySQL里是怎么执行的：

1. Server层中的执行器先找引擎取 ID=10 这一行。根据主键ID，引擎直接找到这一行。如果 ID=10 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。
2. 执行器拿到引擎给的行数据，把这个值加上 1，得到新的一行数据，再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。

下图浅绿色为在Server层执行，白色为引擎中执行。

看完你可能会问，写入redo log后这个prepare是啥意思，还有写完binlog又要commit提交事务。这里的prepare和commit就是将redo log拆成了两阶段提交。

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四、聊聊两阶段提交

为什么必须有“两阶段提交”呢？这是为了让两份日志之间的逻辑一致。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 再写 binlog，或者采用反过来的顺序。还是以前面的SQL举例。

1.如果先写redo log后写binlog，结果服务器故障了。redo log写完后c的值就已经+1了，但是由于binlog还没有写完就挂了，之后备份恢复的时候，binlog语句丢失，恢复的值还会是0。
2.如果先写binlog后写redo log。由于binlog写完之后挂了，redo log还没写，服务器恢复后发现事务无效，这个值还是0。但是binlog中已经记录了c从0变成1的日志。最后用binlog恢复的时候就会成为1,和原来库中的不同。

简单说，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。

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总结

MySQL的日志系统在确保数据完整性、持久性和恢复能力方面起着关键作用。
数据一致性：通过重做日志和撤销日志，即使在系统故障的情况下，也能保证数据的一致性。当系统重启时，可以使用重做日志来恢复未完成的事务。
复制和备份：二进制日志用于主从复制和数据备份。从服务器可以读取主服务器的二进制日志，以保持与主服务器相同的数据状态。这使得实现高可用性和负载均衡变得容易。
慢查询监控：查询日志和慢查询日志可以帮助我们识别和优化性能问题。通过分析这些日志，可以找到需要优化的SQL语句或配置。
审计：查询日志可以用于审计目的，跟踪对数据库的访问和修改操作。这对于安全性和合规性检查非常有用。

补充：
MySQL的日志：
二进制日志（Binary Log）：记录了对数据库执行的所有修改操作，以二进制形式存储。主要用于复制和数据恢复。
重做日志（Redo Log）：存在于InnoDB存储引擎中，用于保证事务的持久性。
撤销日志（Undo Log）：也存在于InnoDB存储引擎中，用于支持事务的回滚操作和多版本并发控制。
查询日志（General Query Log）和慢查询日志（Slow Query Log）：用于记录数据库的活动和慢查询。