MySQL： 3 Innodb存储引擎的架构设计

Posted 2021-08-02 鮀城小帅

1.一条SQL语句在mysql中的执行过程

update users set name='xxx' where id=10

上面这条SQL语句的执行过程如下：系统通过一个数据库连接发送到了MySQL上，然后经过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。

下面将深入去了解基于存储引擎完成一条更新语句的执行。

2.InnoDB的重要内存结构：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，如果内存缓冲池里有数据，就可以不用去查磁盘了。

在 1 中的update案例SQL语句中，InnoDB存储引擎在执行该更新语句的时候，以“id=10” 为例，它会先查询“id=10” 这一行数据是否在缓冲池里，如果不在的话，就会直接从磁盘里加载到缓冲池里。

在更新“id=10” 这行数据的时候，是不允许别人（线程）同时更新的，所以会对这行记录加独占锁。

3.undo日志文件：让更新的数据可以回滚

在上一步中，在加锁之后，会更新数据。

写undo日志文件

在案例“id=10” 这行数据进行更新的过程中，当把原来的 "zhangsan" 更新为 “lisi” 的时候。需要把要更新的原来的值 "zhangsan" 和 “id=10” 这些信息写入到 undo 日志文件中去。

undo日志文件的作用：

在数据库中，如果我们执行一个更新语句，要是它是在一个事务里的话，那么事务提交之前都是可以对数据进行回滚的。

体现在当前案例中，就是可以将 “lisi” 的值回滚到之前的 "zhangsan" 去。

4.更新buffer pool中的缓存数据

当我们把要更新的那行记录从磁盘文件加载到缓冲池，同时对它加锁之后，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。

之所以说是脏数据，从前面的例子来说，此时 "id=10" 这行数据在内存的缓冲池中被更新为 “lisi” 了，而在磁盘中依旧还是 “zhangsan” 。此时的内存与磁盘数据不一致。

5.Redo Log Buffer:系统宕机时，避免数据丢失的方案

MySQL存在的问题，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。

解决办法，把对内存所做的修改写入到一个Redo Log Buffer里去，该内存缓冲区是用来存放redo日志的。

Redo日志的作用，它会记录下来对数据做了什么修改，比如将 "id=10这行记录修改了name字段的值为xxx"，这就是一个日志。

说明，这个redo日志就是用来在MySQL突然宕机的时候，用来恢复你更新过的数据的。

6.事务未提交，MySQL宕机了怎么办？

在数据库中，哪怕执行一条SQL语句，也可以算是一个独立的事务， 只有当你提交事务之后，SQL语句才算执行结束。

问题，在没有提交事务之前，此时MySQL崩溃，必然导致内存里的Buffer Pool中的修改过的数据都丢失，同时你写入Redo Log Buffer中的 redo日志也会丢失。

  此时数据丢失，是不要紧的。

因为在一条更新语句，没提交事务，就代表它没执行成功，此时MySQL宕机虽然导致内存里的数据都丢失了，但是磁盘上的数据依然还停留在原样子。

参考案例说明： 缓冲池中的都是“lisi” ，此时事务未提交就宕机了。那么这个事务算是执行失败了，没能成功完成更新，你会收到一条数据库的异常。当mysql重启之后，会发现磁盘中依旧是原来的 "zhangsan" ，并没有发生任何变化。因为回滚并抛出了异常，所以此时mysql的宕机不会有任何问题。

7.提交事务的时候将redo日志写入磁盘中

提交事务之后，会根据一定的策略来把redo日志从redo Log Buffer里刷入到磁盘文件里去。

redo日志写入策略通过 innodb_flush_log_at_trx_commit来配置，有几个选项，或者说有多个策略：0、1、2三种策略。

当参数值为0时，此时提交事务的时候，不会把redo log buffer里的数据刷入磁盘文件。此时如果提交事务了，结果mysql宕机了，会导致内存里的数据全部丢失。即使mysql重启了，也无法恢复数据，这是数据不一致的问题。

当参数值为1时，在 提交事务的时候，强制把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。如果在提交事务之后，mysql系统突然宕机，在重启mysql服务后，可以根据redo日志去恢复之前做过的修改，就不存在数据丢失的问题了。

当参数值为2时，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，在提交事务后，redo log 可能仅仅停留在os cache内存缓存里，并没有持久化到磁盘文件，万一机器宕机了，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。