? 前面我們系統(tǒng)了解了一個(gè)查詢語句的執(zhí)行流程,，并介紹了執(zhí)行過程中涉及的處理模塊,。相信你還記得，一條查詢語句的執(zhí)行過程一般是經(jīng)過連接器,、分析器,、優(yōu)化器、執(zhí)行器等功能模塊,，最后到達(dá)存儲(chǔ)引擎,。

那么，一條更新語句的執(zhí)行流程又是怎樣的呢,？之前你可能經(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：

mysql> 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;

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

不知道你還記不記得《孔乙己》這篇文章，酒店掌柜有一個(gè)粉板,，專門用來記錄客人的賒賬記錄,。如果賒賬的人不多，那么他可以把顧客名和賬目寫在板上,。但如果賒賬的人多了,，粉板總會(huì)有記不下的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候掌柜一定還有一個(gè)專門記錄賒賬的賬本,。

如果有人要賒賬或者還賬的話,，掌柜一般有兩種做法：
一種做法是直接把賬本翻出來，把這次賒的賬加上去或者扣除掉,；另一種做法是先在粉板上記下這次的賬,，等打烊以后再把賬本翻出來核算。

在生意紅火柜臺(tái)很忙時(shí),，掌柜一定會(huì)選擇后者,，因?yàn)榍罢卟僮鲗?shí)在是太麻煩了。首先,，你得找到這個(gè)人的賒賬總額那條記錄,。你想想，密密麻麻幾十頁,，掌柜要找到那個(gè)名字,，可能還得帶上老花鏡慢慢找，找到之后再拿出算盤計(jì)算,，最后再將結(jié)果寫回到賬本上,。

這整個(gè)過程想想都麻煩。相比之下,，還是先在粉板上記一下方便,。你想想，如果掌柜沒有粉板的幫助,，每次記賬都得翻賬本,，效率是不是低得讓人難以忍受,？

同樣，在 MySQL 里也有這個(gè)問題,，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。

而粉板和賬本配合的整個(gè)過程,，其實(shí)就是 MySQL 里經(jīng)常說到的 WAL 技術(shù),，WAL 的全稱是Write-Ahead Logging，它的關(guān)鍵點(diǎn)就是先寫日志,，再寫磁盤,，也就是先寫粉板，等不忙的時(shí)候再寫賬本,。

具體來說,，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。

wirte 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,，稱為 binlog（歸檔日志）,。我想你肯定會(huì)問，為什么會(huì)有兩份日志呢,？

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,。

1. 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,。
2. 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 ”,。
3. 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(jiǎn)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) redolog 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。這里我給出這個(gè) update 語句的執(zhí)行流程圖,，圖中淺色框表示是在 InnoDB 內(nèi)部執(zhí)行的,，深色框表示是在執(zhí)行器中執(zhí)行的。

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,。

這樣你的臨時(shí)庫就跟誤刪之前的線上庫一樣了,，然后你可以把表數(shù)據(jù)從臨時(shí)庫取出來，按需要恢復(fù)到線上庫去,。

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。

由于 redo log 和 binlog 是兩個(gè)獨(dú)立的邏輯,，如果不用兩階段提交,，要么就是先寫完 redo log再寫 binlog，或者采用反過來的順序,。我們看看這兩種方式會(huì)有什么問題,。

仍然用前面的 update 語句來做例子。假設(shè)當(dāng)前 ID=2 的行,，字段 c 的值是 0,，再假設(shè)執(zhí)行update 語句過程中在寫完第一個(gè)日志后，第二個(gè)日志還沒有寫完期間發(fā)生了 crash,，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢,？

1. 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,。
2. 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,。
3. 可以看到，如果不使用“兩階段提交”,，那么數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)就有可能和用它的日志恢復(fù)出來的庫的狀態(tài)不一致,。
   你可能會(huì)說，這個(gè)概率是不是很低,，平時(shí)也沒有什么動(dòng)不動(dòng)就需要恢復(fù)臨時(shí)庫的場(chǎng)景呀,？其實(shí)不是的，不只是誤操作后需要用這個(gè)過程來恢復(fù)數(shù)據(jù),。當(dāng)你需要擴(kuò)容的時(shí)候,，也就是需要再多搭建一些備庫來增加系統(tǒng)的讀能力的時(shí)候，現(xiàn)在常見的做法也是用全量備份加上應(yīng)用 binlog來實(shí)現(xiàn)的,，這個(gè)“不一致”就會(huì)導(dǎo)致你的線上出現(xiàn)主從數(shù)據(jù)庫不一致的情況,。簡(jiǎn)單說，redo log 和 binlog 都可以用于表示事務(wù)的提交狀態(tài),，而兩階段提交就是讓這兩個(gè)狀態(tài)保持邏輯上的一致,。

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,。

我還跟你介紹了與 MySQL 日志系統(tǒng)密切相關(guān)的“兩階段提交”。兩階段提交是跨系統(tǒng)維持?jǐn)?shù)據(jù)邏輯一致性時(shí)常用的一個(gè)方案,，即使你不做數(shù)據(jù)庫內(nèi)核開發(fā),，日常開發(fā)中也有可能會(huì)用到,。文章的最后，我給你留一個(gè)思考題吧,。前面我說到定期全量備份的周期“取決于系統(tǒng)重要性,，有的是一天一備，有的是一周一備”,。那么在什么場(chǎng)景下,，一天一備會(huì)比一周一備更有優(yōu)勢(shì)呢？或者說,，它影響了這個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的哪個(gè)指標(biāo),？