2.mysql 中一条更新语句的执行流程是怎样的呢？

前面我们系统了解了一个查询语句的执行流程，并介绍了执行过程中涉及的处理模块。

相信你还记得，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，一条更新语句的执行流程又是怎样的呢？

从一个表的一条更新语句说起，下面是这个表的创建语句，这个表有一个主键 ID 和一个整型字段 c：

mysql> create table T(ID int primary key, c int);
-- 如果要将 ID=2 这一行的值加 1，SQL 语句就会这么写：
mysql> update T set c=c+1 where ID=2;

更新语句是如何实现的呢？

前面我有跟你介绍过 SQL 语句基本的执行链路，这里我再把那张图拿过来，你也可以先简单看看这个图回顾下。首先，可以确定的说，查询语句的那一套流程，更新语句也是同样会走一遍。

MySQL 的逻辑架构图

你执行语句前要先连接数据库，这是连接器的工作。

前面我们说过，在一个表上有更新的时候，跟这个表有关的查询缓存会失效，所以这条语句就会把表 T 上所有缓存结果都清空。这也就是我们一般不建议使用查询缓存的原因。

接下来，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）。

如果接触 MySQL，那这两个词肯定是绕不过的，我后面的内容里也会不断地和你强调。不过话说回来，redo log 和 binlog 在设计上有很多有意思的地方，这些设计思路也可以用到你自己的程序里。

Redo Log 日志

Redo Log：指事务中修改的任何数据，将最新的数据备份存储的位置（Redo Log），被称为重做日志。（Redo：顾名思义就是重做。以恢复操作为目的，在数据库发生意外时重现操作。）

Innodb存储引擎特有日志

redo log是一种WAL技术应用，英文全称为write-aheading-log

具体来说，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 (先写磁盘，只是写日志是顺序写盘，速度很快)里面，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binlog里面，而这个更新往往是在系统比较空闲的时候做。

为何有会采用这种技术呢？

因为执行一条SQL更新语句就去写磁盘，需要先在磁盘上查找对应的行，再进行更新，整个过程无论是IO操作，还是查找操作消耗都很大；

因此mysql存储引擎Innodb采用将数据先写入到redo log，然后更新内存，这样就算完成一条更新语句，然后在适当的时候再将数据更新到磁盘中。

同时该技术能够解决crash-safe问题，当系统突然崩溃时，可以通过redo log恢复崩溃前的状态。

Redo Log特性

Redo Log 的生成和释放：

随着事务操作的执行，就会生成Redo Log，在事务提交时会将产生,Redo Log写入Log Buffer，并不是随着事务的提交就立刻写入磁盘文件。

等事务操作的脏页写入到磁盘之后，Redo Log 的使命也就完成了，Redo Log占用的空间就可以重用（被覆盖写入）。

Redo Log 的写入方式：

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，那么这块“粉板”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，如下面这个图所示。

两个关键的位置节点： write pos(写入位置) , chech point（擦除位置）

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binlog。

write pos 和 checkpoint 之间的是“粉板”上还空着的部分，可以用来记录新的操作。

如果 write pos 追上 checkpoint，代表内存快写满了，脏页很多，需要强制刷盘，这时候不能再执行新的更新，得停下来先擦掉一些记录，把 checkpoint 推进一下。

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。（崩溃-安全）

Redo Log相关配置参数

每个InnoDB存储引擎至少有1个重做日志文件组（group），每个文件组至少有2个重做日志文件，默认为ib_logfifile0和ib_logfifile1。可以通过下面一组参数控制Redo Log存储：

show variables like '%innodb_log%';Redo Buffer 持久化到 Redo Log 的策略，可通过 Innodb_flush_log_at_trx_commit 设置：0：每秒提交 Redo buffffer ->OS cache -> flflush cache to disk，可能丢失一秒内的事务数据。由后台Master线程每隔 1秒执行一次操作。1（默认值）：每次事务提交执行 Redo Buffffer -> OS cache -> flflush cache to disk，最安全，性能最差的方式。2：每次事务提交执行 Redo Buffffer -> OS cache，然后由后台Master线程再每隔1秒执行OS cache -> flflush cache to disk 的操作。一般建议选择取值2，因为 MySQL 挂了数据没有损失，整个服务器挂了才会损失1秒的事务提交数据。

Binlog 归档日志

Redo Log 是属于InnoDB引擎所特有的日志，而MySQL Server也有自己的日志，即 Binarylog（二进制日志），简称Binlog。

Binlog是记录所有数据库表结构变更以及表数据修改的二进制日志，不会记录SELECT和SHOW这类操作。

我想你肯定会问，为什么会有两份日志呢？

因为最开始 MySQL 里并没有 InnoDB 引擎。MySQL 自带的引擎是 MyISAM，但是 MyISAM 没有 crash-safe 的能力，binlog 日志只能用于归档。而 InnoDB 是另一个公司以插件形式引入 MySQL 的，既然只依靠 binlog 是没有 crash-safe 能力的，所以 InnoDB 使用另外一套日志系统——也就是 redo log 来实现 crash-safe 能力。

这两种日志有以下三点不同。

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。

Binlog日志是以事件形式记录

文件记录模式有STATEMENT、ROW和MIXED三种，具体含义如下。

1. ROW（row-based replication, RBR）：日志中会记录每一行数据被修改的情况，然后在slave端对相同的数据进行修改。

优点：能清楚记录每一个行数据的修改细节，能完全实现主从数据同步和数据的恢复。

缺点：批量操作，会产生大量的日志，尤其是alter table会让日志暴涨。

2. STATMENT（statement-based replication, SBR）：每一条被修改数据的SQL都会记录到master的Binlog中，

slave在复制的时候SQL进程会解析成和原来master端执行过的相同的SQL再次执行。简称SQL语句复制。

优点：日志量小，减少磁盘IO，提升存储和恢复速度

缺点：在某些情况下会导致主从数据不一致，比如last_insert_id()、now()等函数。

3. MIXED（mixed-based replication, MBR）：

以上两种模式的混合使用，一般会使用STATEMENT模式保存binlog，对于STATEMENT模式无法复制的操作使用ROW模式保存binlog，MySQL会根据执行的SQL语句选择写入模式。

update 语句时的内部流程

了解了两个日志，那么执行器和 InnoDB 引擎在执行这个简单的 update 语句时，具体是如何使用这两份日志的呢？ update 语句时的内部流程。

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（page页 16k大小）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，现在就是 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。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。

大致流程如下：

最后三步看上去有点“绕”，将 redo log 的写入拆成了两个步骤：prepare 和 commit，这就是"两阶段提交"。

两阶段提交

为什么必须有“两阶段提交”呢？这是为了让redo log 和 binlog 两份日志之间的逻辑一致；

用前面的 update 语句来做例子。假设当前 ID=2 的行，字段 c 的值是 0，再假设执行 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？

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

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。我们看看这两种方式会有什么问题。

1. 先写 redo log 后写 binlog。

假设在 redo log 写完，binlog 还没有写完的时候，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 的值就是 0，与原库的值不同。

2.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。

应用设置：

1.redo log 用于保证 crash-safe 能力。innodb_flush_log_at_trx_commit 这个参数设置成 1 的时候，表示每次事务的 redo log 都直接持久化到磁盘。这个参数我建议你设置成 1，这样可以保证 MySQL 异常重启之后数据不丢失。

2.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。这个参数我也建议你设置成 1，这样可以保证 MySQL 异常重启之后 binlog 不丢失。

小结

今天，我介绍了 MySQL 里面最重要的两个日志，即物理日志 redo log 和逻辑日志 binlog。

redo log 用于保证 crash-safe 能力。innodb_flush_log_at_trx_commit 这个参数设置成 1 的时候，表示每次事务的 redo log 都直接持久化到磁盘。

这个参数我建议你设置成 1，这样可以保证 MySQL 异常重启之后数据不丢失。

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。

这个参数我也建议你设置成 1，这样可以保证 MySQL 异常重启之后 binlog 不丢失。

我还跟你介绍了与 MySQL 日志系统密切相关的“两阶段提交”。两阶段提交是跨系统维持数据逻辑一致性时常用的一个方案，即使你不做数据库内核开发，日常开发中也有可能会用到。