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前言

今天我们通过一条SQL更新语句，了解MySQL的日志系统

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一、MySQL更新操作大致流程

更新数据库表上的操作，跟这个表有关的查询缓存会失效。这条语句就会把表上所有缓存结果都清空。
然后，分析器，优化器，执行器操作。

不过，更新操作比较特殊的是还有两个日志模块：redo log(重做日志)、binlog（归档日志）。接下来主要介绍更新操作涉及的这两个日志模块的操作。

二、redo log介绍

众所周知，MySQL记录的信息都是存在磁盘中的，持久化的。那么执行更新语句的时候，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。

为了解决这个问题，MySQL设计出来WAL技术（Write-Ahead Logging），关键点就是先写日志，再写磁盘。具体的操作就是：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，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。

并且需要知道的是，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。从头开始写，写到末尾就又回到开头循环写，如下图所示：

其中，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之间的部分就是用来记录新的操作的

有了redo log，InnoDB就可以保证即使数据库发送异常重启，之前提交的记录都不会丢失，这个能力称为crash-safe。

了解了redo log接下来，我们来学习下binlog

三、binlog介绍

在介绍binlog之前，心里肯定会有疑问。一份redo log就可以解决更新的问题了啊，为什么还要设计两份日志啊？

接下来，我们先解答下这个问题。binlog是Server层的，而redo log是InnoDB引擎特有的日志。并且binlog日志只能用于归档，没有crash-safe的能力的。

这两个日志有如下不同：

• 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
• 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”。
• 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。

有了对这两个日志的了解之后，接下来我们来看下一条更新语句对这两个的操作

四、MySQL更新操作的具体流程

我们这里主要看下执行器和InnoDB引擎在执行更新update语句时的内部流程，对于优化器、分析器之类的在介绍查询语句执行的博客中已经介绍，这里不再介绍。

执行如下update语句：

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

内部流程如下：

1. 执行器先找引擎取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。
2. 执行器拿到引擎给的行数据，把这个值加上1，比如原来是N，现在是N+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

update语句的执行流程图如下（浅色部分表示在InnoDB内部执行的，深色部分表示是在执行器内执行的）

通过上述执行过程我们发现，将redo log的写入拆成了两个步骤：prepare和commit，简称**“两阶段提交”**

此时我们心想直接一步提交不就好了吗，为什么还要分两步呢

有两阶段提交主要是为了让两份日志之间的逻辑一致。

在解释这个问题之前，数据库恢复到以前某个时间节点的操作：

• 首先，找到最近的一次全量备份，如果运气好，可能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，重放到中午误删表之前的那个时刻

明白了数据恢复过程，接下来我们在看看为什么日志需要“两阶段提及”。

如果不用两阶段提交，那么要么是先写完redo log再写binlog，或者采用反过来的顺序。我们分别看看这两种方式会有什么问题

我们仍采用前面的update语句：

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

假设当前ID=2行，字段c的值是0，再假设执行上面update语句过程中在写完第一个日志后，第二个日志还没有写完期间发生了crash，会出现什么情况呢？

• 先写redo log后写binlog。假设在redo log写完，binlog还没写完的时候，MySQL进程异常重启。由于我们前面说过的，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.
  但是由于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。
  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c的值是0，与原库的值不同
• 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里面已经记录了“把c从0改成1”这个日志。所以，在之后用binlog来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

综上，我们可以了解到redo log是为了更新操作，避免频繁操作磁盘，进行优化的。而binlog是为了恢复库的。