MySQL-两阶段提交与Double Write二次写的作用

简单理解,两阶段提交和Double Write都是为了,MySQL崩溃后的数据恢复,和数据一致性的功能。其中两阶段提交主要保证了redo log和binlog的数据一致性,而Double Write主要保证了数据文件不丢失的作用。

一、两阶段提交

两阶段提交顾名思义,就是分两个阶段提交,MySQL中commit为提交,也就是将commit操作分成了两个步骤。两阶段提交,其实是MySQL存储引擎将一个事务,当成了XA分布式事务,并自动的会为每一个事务分一个唯一的XID,并且将commit分成了两个阶段,prepare和commit两个阶段。为什么要这么做呢?

其实这么做是为了数据库崩溃后导致的数据不一致,准确来说是redo log和binlog数据不一致。比如说没有两阶段提交,就分为两步:
1.事务执行写入redo log
2.第二,事务提交写入binlog

没有两阶段提交的两种可能:
1.如果说写入redo log后binlog没写入,崩溃了,会发生什么?会发生在启动数据库后,数据库会通过redo log文件,看是否提交,决定数据的恢复还是回滚,那么此时binlog是没有这个信息的,所以就会导致主库恢复后,从库无法通过binlog进行回滚。导致主从数据不一致的情况发生。并且binlog中没有数据,以后用于恢复数据库等操作。也就丢失了这段数据。

2.执行一条语句,c原来为0,执行update set c=1然后先写binlog,c=1了,再写redo log那这种情况会发生什么?如果写完binlog,数据库挂了,redo log还没写,也就是当数据库恢复的时候redo log是空的,没有东西可以恢复。也就是c还是等于0,但是binlog中c已经等于1了,那么这种情况不就玩完吗?

随后引进了两阶段提交,两阶段提交前面提到了,分为prepare和commit两个阶段,执行的过程为:
第一步:prepare阶段,执行事务,写入redo log,并且redo log标记为prepare
第二步:写入binlog
第三步:commit后将redo 标记为commit。结束。

如果按照上面的情况发生崩溃我们看下如何恢复,并且保证数据的一致性:
第一步崩溃,也就是说redo prepare阶段,binlog为空,回滚。
第二步崩溃,redo log 为prepare binlog有事务信息,提交。
第三步不用说了,肯定提交,binlog写入了,redo log为commit,直接提交。

image.png

2 Double Write

什么是double write,为什么有这个?简单来说,前面提到的两阶段提交是为了redo log和binlog 的一致性,而double write是为了我们数据的一致性和安全性。Double Write主要是用于内存刷脏页的。什么叫脏页?脏页表示内存中和磁盘中的数据不一致的页叫做脏页,需要将脏页落盘,数据一致了,才能叫干净的页。

前面提到我们的redo log是恢复数据的。如果说没有Double Write,我们数据库对数据进行修改,16k,随后对磁盘进行刷脏页,刷着刷着数据库挂了,那么此时我们知道MySQL启动读取的是完成的数据页,也就是4*4=16k的物理磁盘页。那么因为写了一半服务器挂掉了。数据库挂了,没写完,就出现了坏页,数据库校验时也就不通过。也就启动不了,redo log自然也没法进行恢复前滚回滚什么的。

而Double write的作用就是解决上方可能出现的问题,刷脏页不是直接从内存刷到磁盘,而是分为三步两次写:
第一步:将脏页先放到内存中的Double write buffer中,buffer满了或其他条件触发。
第二步:触发后将buffer中的脏页先写入磁盘的共享表空间(MySQL 5.7),8.0写入到独立表空间double wirte文件。
第三步:随后再将脏页写入到数据文件。


image.png

根据Double write的特性,崩溃后恢复手段分为三种情况:
第一种:脏页已经写入磁盘成功了,崩溃恢复时只需要redo log的前滚或者回滚就好了。
第二种:写入到了共享表空间,校验时,进行cheksum时,发现数据文件的页对不上,就会从最近的共享表空间double write部分,找到一个该页的副本,进行copy到数据文件当中即可,再进行redo log的前滚或者回滚。
第三种:写入到共享表空间失败。那这种情况可以直接当成此次刷脏页不存在了。MySQL直接从磁盘读取原始数据,再通过redo log前滚和回滚。

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