03_初步了解 InnoDB 存储引擎的架构设计

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2024-08-10

更新语句在 MySQL 中是如何执行的

MySQL 最常用的就是 InnoDB 存储引擎，我们借助一条更新语句的执行，来初步了解一下 InnoDB 存储引擎的架构设计，假设我们有下面这样一条 SQL

update user set name = 'xxx' where id = 10;

通过前面分析的 MySQL 架构整体设计，我们来想一下这条 SQL 语句是如何执行的

首先我们的系统通过一个数据库连接将 SQL 发送到 MySQL 上，然后经过 SQL 接口、解析器、优化器、执行器这几个环节，解析 SQL 语句，生成执行计划，接着由执行器去负责这个计划的执行，调用 InnoDB 存储引擎的接口去执行，大致流程如下图所示

缓冲池是 InnoDB 存储引擎非常重要的放在内存里的组件，会缓存很多数据，以便于以后查询的时候，内存缓冲池里有数据就不用去查磁盘了

InnoDB 存储引擎要执行更新语句的时候，会先看一下 id = 10 这条数据是否在缓冲池里，不在的话就会从磁盘里加载到缓冲池里来

因为是更新语句，肯定是不允许别人同时修改的，所以还会对这行记录加独占锁，如下图所示

我们都知道，执行一个更新语句，在事务提交之前我们都是可以对数据进行回滚的，所以为了考虑可能要回滚数据，这里会把更新前的值写入 undo 日志文件中，如下图所示

当我们把要更新的数据从磁盘文件加载到缓冲池，同时对他加锁并且把更新前的旧值写入 undo 日志文件之后，我们就可以开始更新这行数据了

假设 id = 10 这行数据的 name 原来的值是 zhangsan，更新缓冲池里的数据意思就是把内存里 id = 10 这行数据的 name 字段修改为 xxx

由于此时只是更新了缓冲池中的数据，磁盘上 id = 10 的数据还是 zhangsan，所以这行数据就是脏数据了，如下图所示

按照上面的说明，现在我们已经把内存里的数据进行了修改，但是磁盘的上的数据还没修改，万一此时 MySQL 所在机器宕机了，必然会导致内存里修改过的数据丢失，这要怎么办？

这个时候我们需要把对内存所做的修改写入到 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

redo 日志就是记录下来你对数据做了什么修改，在 MySQL 突然宕机的时候，用来恢复更新过的数据，如下图所示

在数据库中，执行一条 SQL 语句也可以是一个独立的事务，只有提交事务之后，SQL 语句才算执行结束

如果没有提交事务的时候 MySQL 崩溃，那么内存里 Buffer Pool 中修改的数据会丢失，写入 Redo Log Buffer 的 redo 日志也会丢失，我们看下图

此时数据丢失要紧么？

其实是不要紧的，你一条更新语句没提交事务，也就代表他没执行成功，MySQL 宕机虽然导致内存里的数据都丢失了，但是磁盘上的数据还是原来的样子

所以此时如果 MySQL 宕机，不会有任何问题

我们要提交一个事务的时候，会根据一定的策略把 redo 日志从 Redo Log Buffer 刷入到磁盘文件

这个策略是通过 innodb_flush_log_at_trx_commit 来配置的，他有 0、1、2 这三个选项

当这个参数值为 0 时，你提交事务的时候不会把 Redo Log Buffer 里的数据刷入到磁盘文件，此时可能你都提交事务了，结果 MySQL 宕机，然后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，如下图所示

当这个参数值为 1 时，你提交事务的时候必须把 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

只要提交事务成功，redo 日志一定在磁盘文件里，肯定会有一条 redo 日志：“我对哪个数据做了一个什么修改，比如将 user 表 name 字段修改为 xxx 了”

如果事务提交成功，redo 日志写入磁盘，此时 MySQL 系统突然崩溃了，此时会如何？会丢失数据吗？

不会丢失数据，哪怕 buffer pool 中更新过的数据还没刷新到磁盘里去

虽然内存里修改成 name = xxx 的数据会丢失，但是 redo 日志已经记录了，对某某数据做了修改

所以当 MySQL 重启之后，他可以根据 redo 日志去恢复之前做过的修改，如下图所示

当这个参数值为 2 时，你提交事务的时候会把 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

这种策略下，你提交事务之后，redo log 可能停留在 os cache 缓存里，没实际进入磁盘文件

此时如果 MySQL 系统崩溃了，那么 os cache 里的 redo log 就会丢失，同样会让你感觉事务提交了，结果数据丢失了，如下图所示

对于 redo 日志的三种刷盘策略，我们通常建议是设置为 1，也就是说提交事务的时候，redo 日志必须是刷入磁盘文件的，这样可以严格保证提交事务之后，数据是绝对不会丢失的