innodb存储引擎 初探InnoDB存储引擎的架构设计

前言

InnoDB组件结构:

缓冲池:缓冲池，用于缓存磁盘数据

重做日志缓冲区:记录缓冲池的操作，按照策略写入磁盘，防止宕机，但事务已经提交，数据丢失

撤销日志:修改缓冲池数据时，可以在事务未提交时回滚，将旧值写入撤销日志文件，方便回滚。此时缓冲池的数据与磁盘中的数据不一致，属于脏数据。

1.缓冲池

假设您现在有一个update语句:

updateuserssetname = ' lisi '其中id=1

需要更新到数据库，InnoDB会执行哪些操作？

首先InnoDB会判断缓冲池中是否存在id = 1的数据。如果它不存在，它将从磁盘加载到缓冲池中，并且它还将对此数据设置排他锁，以防止多个sql同时修改此数据。

2.撤消日志文件

假设id=1的原始值是name = '樟山'，现在我们需要将其更新为name = 'lisi '，那么我们需要将name = '樟山'和id = 1的旧值写入撤销日志文件。

熟悉数据库的学生知道事务的概念。在事务提交之前，所有操作都可能回滚，也就是说，name = 'lisi '可以回滚到name = 'zhangsan '，所以在更新到撤销日志文件之前，先写下这些值。

3.更新缓冲池数据

写完撤消日志文件后，它开始更新内存中的数据。将id = 1的name = 'zhangsan '更新为name = 'lisi '。此时，内存中的数据已经更新，但磁盘上的数据没有变化。这时，出现不一致的脏数据。

这时可能会出现一个问题，如果事务提交完成，但是Mysql服务宕机，内存中的数据还没有写入磁盘，会不会造成数据丢失，导致sql执行数据不一致？

4.重做日志缓冲区

此时重做日志缓冲区只存在于内存中，无法实现MySQL宕机后的数据恢复。

5.如果不提交事务，停机后会影响数据库吗？

其实没关系。交易未提交，表示执行不成功。即使MySQL崩溃或宕机后，内存中缓冲池和重做日志缓冲区修改的数据也会丢失，不影响数据前后的一致性。如果事务提交失败，数据库中的数据将不会改变。

6.提交事务、重做日志配置策略

提交事务时，重做日志将根据策略实施将重做日志从重做日志缓冲区写入磁盘。策略由innoDB_flush_log_at_trx_commit配置。

innoDB_flush_log_at_trx_commit的参数为0，即使提交了事务，重做日志也不会写入磁盘。当MySQL宕机时，内存中的数据将会丢失。

innoDB_flush_log_at_trx_commit的参数为1。提交事务后，重做日志将从内存刷新到磁盘。只要事务成功提交，重做日志将不可避免地存在于磁盘中。

此时，即使缓冲池的数据没有刷进磁盘，也可以从重做日志中知道哪些数据被修改了。MySQL关闭并重启后，可以从重做日志中恢复修改后的数据。

innoDB_flush_log_at_trx_commit的参数是2。事务提交后，重做日志只保留在os缓存中，但没有刷到磁盘中，以防此时服务关闭。那么os缓存中的数据就会丢失，即使事务提交成功，也会造成数据丢失。

看完这些，我相信为了保证数据安全，参数1是最好的策略。

7.事务的最终提交

Binlog实际上是一个属于MySQL Server的日志文件，之所以在这里提出来，是因为它和重做日志关系密切。

1)大日志和重做日志的区别

重做日志:它记录具有部分物理属性的重做日志，如“哪个数据页的哪些记录被修改了”

Binlog:倾向于逻辑的日志，例如:“用户表中id=10的一行数据已经更新。更新后的值是多少？”

2)提交交易时同时写binlog

在执行更新的同时，innoDB始终与执行器交互，包括将数据加载到缓冲池、写入撤销日志文件、更新内存数据、写入重做日志和刷盘等。对binlog的写入也由执行器执行。

其中，步骤1、2、3和4用于执行更新语句，而步骤5和6用于提交事务。

3)日志刷取策略分析

sync_binlog参数控制binlog的刷牙策略

sync_ binlog的默认值为0。事务提交后，binlog日志将存储在os缓存中，在MySQL宕机后，os缓存中的数据将丢失

sync_binlog的值为1。提交事务后，binlog日志会直接刷到磁盘上。

4)基于binlog和重做日志提交事务

binlog写入磁盘后，binlog文件的位置和文件名将写入重做日志文件，并且提交标志将写入重做日志文件。

5)提交标记的意义是什么？

提交标记意味着保持重做日志和binlog日志一致。如果在步骤5或步骤6中，事务提交开始，MySQL关闭，重做日志中没有提交标记，则事务提交失败。

这意味着commint标志着交易最终提交成功。

8.缓冲池脏数据被刷入磁盘

后台IO线程会将脏数据随机刷入磁盘。

这时，考虑一下，如果MySQL在刷入磁盘之前就宕机了怎么办？此时，事务已经成功提交，重做日志中有一个提交标记。即使宕机，重启后数据也会根据重做日志文件更新到内存中，等待IO线程刷盘。

9.摘要

通过update语句分析后，我们知道InnoDB存储引擎包含缓冲池、重做日志缓冲区等缓存数据，撤销、reod日志等日志文件，以及MySQL Server日志文件。

执行update语句时，会修改缓冲池、写撤销日志文件、写重做日志缓冲区等操作；提交事务时，刷重做日志和binlog，写binlog文件的名称和位置，写提交标记。最后，我会等待IO线程随机刷缓冲池的脏数据。