MySQL 自动的故障安全恢复详解(ACSR)

Posted 2022-03-30 进击的CJR

ACSR（Auto Crash Safey Recovery）自动的故障安全恢复

更新操作

在一行数据被更新的时候

1、在使用BEGIN开启事务时，会先给.ibd文件中分配一个TXID号和LSN号，假设为tx_01与lsn1001
2、在UPDATE执行时，mysql会找到需更新数据的数据页，并将其内容加载到data buffer pool中，由DBWR（double write）线程记录变更数据页的内容，并且记录好TXID和更新LSN号，此时将产生脏页与脏数据
3、使用LOGBWR（log double write）线程，将更新前的数据页变化内容与TXID号以及LSN号记录到undo log buffer中
4、使用LOGBWR（log double write）线程，将更新后的数据页变化内容与TXID号以及LSN号记录到redo log buffer中
    现在，基于WAL原则为了应对用户进行ROLLBACK操作，LOGBWR（log double write）线程会将undo log buffer中的内容全部写入到undo_log即ibdata1（MySQL5.7版本undo_log仍然存在于共享表空间中）文件中

COMMIT操作

现在我们基于上面BEGIN后发生的情况执行COMMIT操作，内部会做以下的3件事：

1、执行COMMIT操作，基于WAL原则，LOGBWR线程会先将redo log buffer中记录的日志信息写入redo_log文件中，在日志信息完全写入redo_log即ib_logfile文件后，会对该日志打上COMMIT的标志
2、触发CKPT，将内存数据页更新到磁盘中，并且更新磁盘数据页文件userInfo.ibd中原有的LSN号，让其与redo_log文件中的LSN号保持一致
3、清空内存undo log buffer、data buffer pool、redo log buffer以及磁盘上undo_log中的数据

可以看到整个事务提交的过程是先写日志，再落盘写数据。

其实redo log buffer将数据刷新到redo_log文件中的策略除开自己手动执行COMMIT外还有另一种情况。

在多任务时，其他线程COMMIT操作也可能会导致整个redo log buffer的刷新，刷新的redo_log文件中会对本线程提交的事务打上NOCOMMIT的标记。

其实这种现象取决于data buffer pool中存储的数据量占据data buffer pool总量的多少来决定，一般来说如果占据到70%左右就会触发该现象，我们可以对其进行手动设置，但一般来说保持默认值即可。

回滚

现在我们基于上面BEGIN后发生的情况执行ROLLBACK操作，内部会做以下的2件事：
1、执行ROLLBACK操作，LOGBWR线程会将undo log buffer中的数据重写回到data buffer pool中，并且会把内存脏页数据恢复到最开始的值，然后对LSN号进行回滚更正
2、清空内存undo log buffer、redo log buffer以及磁盘上undo_log中的数据

前滚

MySQL : 在启动时,必须保证redo日志文件和数据文件LSN必须一致, 如果不一致就会触发CSR,最终保证一致
情况一:
我们做了一个事务,begin;update;commit.
1.在begin ,会立即分配一个TXID=tx_01.
2.update时,会将需要修改的数据页(dp_01,LSN=1001),加载到data buffer中
3.DBWR线程,会进行dp_01数据页修改更新,并更新LSN=1002
4.LOGBWR日志写线程,会将dp_01数据页的变化+LSN+TXID存储到redobuffer
5. 执行commit时,LGWR日志写线程会将redobuffer信息写入redolog日志文件中,基于WAL原则,
在日志完全写入磁盘后,commit命令才执行成功,(会将此日志打上commit标记)
6.假如此时宕机,内存脏页没有来得及写入磁盘,内存数据全部丢失
7.MySQL再次重启时,必须要redolog和磁盘数据页的LSN是一致的.但是,
此时dp_01,TXID=tx_01
磁盘是LSN=101,dp_01,TXID=tx_01,redolog中LSN=102
MySQL此时无法正常启动,MySQL触发CSR.在内存追平LSN号,触发ckpt,将内存数据页
更新到磁盘,从而保证磁盘数据页和redolog LSN一值.这时MySQL正常启动
以上的工作过程,我们把它称之为基于REDO的"前滚操作"
 
Log sequence number: 当前系统最大的LSN号
log flushed up to:当前已经写入redo日志文件的LSN
pages flushed up to：已经将更改写入脏页的lsn号
Last checkpoint at就是系统最后一次刷新buffer pool脏中页数据到磁盘的checkpoint
以上4个LSN是递减的，即： LSN1>=LSN2>=LSN3>=LSN4.
比对redo的lsn和数据页的lsn，如果数据页的lsn比redo小，
那么就需要通过redo对数据页进行重做。

前滚回滚

如果在COMMIT操作过程前发生了宕机，此时内存中的数据会全部丢失，但是恰好宕机前一秒由于其他线程的COMMIT操作导致了整个redo
log
buffer的自动刷新，此时redo_log文件中已经写入了刚刚本线程操作事务的TXID号以及LSN号且标记此次操作是NOCOMMIT状态的情况下重启mysqld.service服务时将会产生如下情况

1、重启mysqld.service服务，发现redo_log中记录的LSN号和ibd文件中记录的LSN号不一致，将触发CSR自动故障恢复机制的第一个阶段，前滚操作开始
2、通过redo_log文件中的变更记录日志，在内存数据页中恢复更改的数据
3、发现redo_log文件中的事务标记是NOCOMMIT，将触发CSR自动故障恢复的第二个阶段，回滚操作开始
4、通过undo log文件中的信息记录，在内存数据页中对前滚数据进行更改
5、使用LOGBWR线程，将更新的数据页变化信息与TXID以及LSN号记录到redo log buffer中
6、此时LOGBWR线程会先将redo log buffer中记录的信息写入到redo_log文件中，在日志信息完全写入log file即ib_logfile文件后，会对该日志打上COMMIT标记
7、触发CKPT，将内存数据页更新到磁盘文件ibd中
8、回滚工作完成，redo_log中记录的LSN号与ibd中记录的LSN号一致，mysqld.service服务正常启动