MySQL存储引擎如何完成一条更新语句的执行

本文涉及的产品
RDS MySQL Serverless 基础系列,0.5-2RCU 50GB
RDS MySQL Serverless 高可用系列,价值2615元额度,1个月
简介: 那么我们先想一下这条SQL语句是如何执行的?首先肯定是我们的系统通过一个数据库连接发送到了MySQL上,然后肯定会经过SQL接口、解析器、优化器、执行器几个环节,解析SQL语句,生成执行计划,接着去由执行器负责这个计划的执行,调用InnoDB存储引擎的接口去执行。大致会走下图的这个流程我们就来探索一下这个存储引擎里的架构设计,以及如何基于存储引擎完成一条更新语句的执行nnoDB存储引擎中有一个非常重要的放在内存里的组件,就是缓冲池(Buffer Pool),这里面会缓存很多的数据, 以便于以后在查询的时候,万一你要是内存缓冲池里有数据,就可以不用去查磁盘了所以当我们的InnoDB存储 引擎要执

假设我们有一条SQL语句是这样的:

update t_user set name='月伴飞鱼' where id=1;

那么我们先想一下这条SQL语句是如何执行的?

首先肯定是我们的系统通过一个数据库连接发送到了MySQL上,然后肯定会经过SQL接口、解析器、优化器、执行器几个环节,解析SQL语句,生成执行计划,接着去由执行器负责这个计划的执行,调用InnoDB存储引擎的接口去执行。

大致会走下图的这个流程


我们就来探索一下这个存储引擎里的架构设计,以及如何基于存储引擎完成一条更新语句的执行

缓冲池

InnoDB存储引擎中有一个非常重要的放在内存里的组件,就是缓冲池(Buffer Pool),这里面会缓存很多的数据, 以便于以后在查询的时候,万一你要是内存缓冲池里有数据,就可以不用去查磁盘了

所以当我们的InnoDB存储 引擎要执行更新语句的时候 ,比如对“id=1”这一行数据,他其实会先将“id=1”这一行数据看看是否在缓冲池里,如果不在的 话,那么会直接从磁盘里加载到缓冲池里来,而且接着还会对这行记录加独占锁。

因为我们想一下,在我们更新“id=1”这一行数据的时候,肯定是不允许别人同时更新的,所以必须要对这行记录加 独占锁

undo日志文件

如何让你更新的数据可以回滚?

接着下一步,假设“id=1”这行数据的name原来是“周星星”,现在我们要更新为“月伴飞鱼”,那么此时我们得先 把要更新的原来的值“周星星”和“id=1”这些信息,写入到undo日志文件中去。

数据库中,如果我们执行一个更新语句,要是他是在一个事务里的话,那么事 务提交之前我们都是可以对数据进行回滚的,也就是把你更新为“月伴飞鱼”的值回滚到之前的“周星星”去。

所以为了考虑到未来可能要回滚数据的需要,这里会把你更新前的值写入undo日志文件,我们看下图。

更新buffer pool中的缓存数据

这里所谓的更新内存缓冲池里的数据,意思就是把内存里的“id=1”这行数据的name字段修改为“月伴飞鱼”

当我们把要更新的那行记录从磁盘文件加载到缓冲池,同时对他加锁之后,而且还把更新前的旧值写入undo日志文件 之后,我们就可以正式开始更新这行记录了,更新的时候,先是会更新缓冲池中的记录,此时这个数据就是脏数据 了。

那么为什么说此时这行数据就是脏数据了呢?

因为这个时候磁盘上“id=1”这行数据的name字段还是“周星星”,但是内存里这行数据已经被修改了,所以 就会叫他是脏数据。

redo log

接着我们来思考一个问题,按照上图的说明,现在已经把内存里的数据进行了修改,但是磁盘上的数据还没修改

那么此时万一MySQL所在的机器宕机了,必然会导致内存里修改过的数据丢失,这可怎么办呢?这个时候,就必须要把对内存所做的修改写入到一个Redo Log Buffer里去,这也是内存里的一个缓冲区,是用来存 放redo日志的

所谓的redo日志,就是记录下来你对数据做了什么修改,比如对“id=1这行记录修改了name字段的值为“月伴飞鱼”,这 就是一个日志。我们先看下图

这个redo日志其实是用来在MySQL突然宕机的时候,用来恢复你更新过的数据的

提交事务的时候将redo日志写入磁盘中

接着我们想要提交一个事务了,此时就会根据一定的策略把redo日志从redo log buffer里刷入到磁盘文件里去。

此时这个策略是通过innodb_flush_log_at_trx_commit来配置的,他有几个选项。当这个参数的值为0的时候,那么你提交事务的时候,不会把redo log buffer里的数据刷入磁盘文件的,此时可能你都 提交事务了,结果mysql宕机了,然后此时内存里的数据全部丢失。相当于你提交事务成功了,但是由于MySQL突然宕机,导致内存中的数据和redo日志都丢失了

当这个参数的值为1的时候,你提交事务的时候,就必须把redo log从内存刷入到磁盘文件里去,只要事务提交成功,那么redo log就 必然在磁盘里了

那么只要提交事务成功之后,redo日志一定在磁盘文件里,此时你肯定会有一条redo日志说了,“我此时对哪个数据做了一个什么修 改,比如name字段修改为月伴飞鱼了”。

然后哪怕此时buffer pool中更新过的数据还没刷新到磁盘里去,此时内存里的数据是已经更新过的“name=月伴飞鱼”,然后磁盘上的数 据还是没更新过的“name=周星星”。

此时如果说提交事务后处于上图的状态,然后mysql系统突然崩溃了,此时会如何?会丢失数据吗?

肯定不会啊,因为虽然内存里的修改成name=月伴飞鱼的数据会丢失,但是redo日志里已经说了,对某某数据做了修改 name=月伴飞鱼。

所以此时mysql重启之后,他可以根据redo日志去恢复之前做过的修改

最后来看看,如果innodb_flush_log_at_trx_commit参数的值是2呢?

他的意思就是,提交事务的时候,把redo日志写入磁盘文件对应的os cache缓存里去,而不是直接进入磁盘文件,可 能1秒后才会把os cache里的数据写入到磁盘文件里去。

这种模式下,你提交事务之后,redo log可能仅仅停留在os cache内存缓存里,没实际进入磁盘文件,万一此时你要 是机器宕机了,那么os cache里的redo log就会丢失,同样会让你感觉提交事务了,结果数据丢了

三种redo日志刷盘策略到底选择哪一种?

innodb_flush_log_at_trx_commit=0 提交事务的时候,不会将内存中的redo log刷入磁盘

优点,纯内存操作速度快,缺点,redo日志没有落地磁盘,如果提交事务的一瞬间,MySQL宕机,那么如果是修改数据,内存数据没了,磁盘也没来的及更新,就丢失了本次修改操作。

innodb_flush_log_at_trx_commit=1,提交事务之前一定会将redo log 刷入磁盘

优点,事务提交之前,事务操作log一定刷入磁盘,事务成功,磁盘一定有redo日志,如果事务提交成功,内存修改,磁盘还没有更新,完全可以读取redo日志恢复数据。缺点,写磁盘确实会消耗很多性能,如果是高并发,大量写入,一定会影响写入性能,吞吐量和处理时间都会影响到。

innodb_flush_log_at_trx_commit=2,将redo日志刷入OS cache,间隔可能一秒写入磁盘。方案鉴于一和二方案之间。

优点,利用OS cache去缓存部分日志,可以提高吞吐量,间隔时间,异步刷入磁盘。缺点,提交事务之后,可能redo日志还在cache中。此时,日志存在丢失的风险。

三种方案,第一种方案适用于,允许不重要的数据,但是大批量插入的场景,可能丢失,比如一些大批量的任务执行日志上报的数据。

方案二适用于数据不可丢失的插入更新,比如订单,用户等核心数据。

方案三,适用于高并发插入,允许一定数据丢失,但是大部分可靠的场景,比如用户行为日志,APP异常上报等。

一般建议redo日志刷盘策略设置为1,保证事务提交之后,数据绝对不能丢失,MySQL中这个参数默认值为1

参考:

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