3.一条更新语句的执行流程

在数据库里面,我们说的 update 操作其实包括了更新、插入和删除。如果大家有看过 MyBatis 的源码,应该知道 Executor 里面也只有 doQuery()和 doUpdate()的方法,没有 doDelete()和 doInsert()。

更新流程和查询流程有什么不同呢? 

基本流程也是一致的,也就是说,它也要经过解析器、优化器的处理,最后交给执行器。区别就在于拿到符合条件的数据之后的操作。

在讲更新操作之前,我们先来理解 InnoDB 内存结构和磁盘结构

InnoDB 内存结构和磁盘结构图                     

1.缓冲池 Buffer Pool

1)为啥会有Buffer Pool?

首先,InnnoDB 的数据都是放在磁盘上的,InnoDB 操作数据有一个最小的逻辑单位,叫做页(索引页和数据页)。我们对于数据的操作,不是每次都直接操作磁盘,因为磁盘的速度太慢了。InnoDB 使用了一种缓冲池的技术,也就是把磁盘读到的页放到一块内存区域里面。这个内存区域就叫 Buffer Pool。

Buffer Pool

2)Buffer Pool中具体的操作

11)下一次读取相同的页,先判断是不是在缓冲池里面,如果是,就直接读取,不用再次访问磁盘。            22)修改数据的时候,先修改缓冲池里面的页。内存的数据页和磁盘数据不一致的时候,我们把它叫做脏页。InnoDB 里面有专门的后台线程把 Buffer Pool 的数据写入到磁盘,每隔一段时间就一次性地把多个修改写入磁盘,这个动作就叫做刷脏。

3)内存的缓冲池写满了怎么办?

InnoDB 用 LRU算法来管理缓冲池(链表实现,不是传统的 LRU,分成了 young 和 old),经过淘汰的数据就是热点数据。

2.Change Buffer 写缓冲

1)为啥会存在Change Buffer ?

当需要更新一个数据页时,如果数据页在 Buffer Pool 中存在,那么就直接更新好了。否则的话就需要从磁盘加载到内存,再对内存的数据页进行操作。也就是说,如果没有命中缓冲池,至少要产生一次磁盘 IO,这样速度就会变慢,故存在用Change Buffer解决问题 !

2)Change Buffer 具体的介绍?

如果这个数据页不是唯一索引,不存在数据重复的情况,也就不需要从磁盘加载索引页判断数据是不是重复(唯一性检查)。这种情况下可以先把修改记录在内存的缓冲池中,从而提升更新语句(Insert、Delete、Update)的执行速度。这一块区域就是 Change Buffer!

3)Change Buffer-----merge

mege定义:把 Change Buffer 记录到数据页的操作叫做 merge                                                                        什么时候发生 merge?1.在访问这个数据页的时候,2.通过后台线程、3.数据库 shut down、4.redo log 写满时触发。

4)启发:如果数据库大部分索引都是非唯一索引,并且业务是写多读少,不会在写数据后立刻读取,就可以使用 Change Buffer(写缓冲)。写多读少的业务,调大这个值。SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_change_buffer_max_size';

3.Adaptive Hash Index

索引应该是放在磁盘的,为什么要专门把一种哈希的索引放到内存

4.(redo)Log Buffer

1)为啥会存在 redo log?

如果 Buffer Pool 里面的脏页还没有刷入磁盘时,数据库宕机或者重启,这些数据丢失。如果写操作写到一半,甚至可能会破坏数据文件导致数据库不可用,为了避免这个问题,InnoDB 把所有对页面的修改操作专门写入一个日志文件,并且在数据库启动时从这个文件进行恢复操作(实现 crash-safe)——用它来实现事务的持久性。这个文件就是磁盘的 redo log(叫做重做日志),对应于/var/lib/mysql/目录下的ib_logfile0 和 ib_logfile1,每个 48M。

redo-log

2)WAL 技术: 这种日志和磁盘配合的整个过程, 它的关键点就是先写日志,再写磁盘。这种技术就叫做WAL 技术。

innodb-log

3)同样是写磁盘,为什么不直接写到 db file 里面去?为什么先写日志再写磁盘?

操作系统和磁盘

这里就涉及到顺序io和随机io,顺序io的方式优于随机io。所以刷盘是随机 I/O,而记录日志是顺序 I/O,顺序 I/O 效率更高。因此先把修改写入日志,可以延迟刷盘时机,进而提升系统吞吐。

4)为啥会存在 Log Buffer

为了提高速度,redo log 也不是每一次都直接写入磁盘,在 Buffer Pool 里面有一块内存区域(Log Buffer)专门用来保存即将要写入日志文件的数据,默认 16M,它一样可以节省磁盘 IO。

Log Buffer

5)Log Buffer 什么时候写入 log file?

需要注意:redo log 的内容主要是用于崩溃恢复。磁盘的数据文件,数据来自 bufferpool。redo log 写入磁盘,不是写入数据文件。那么,Log Buffer 什么时候写入 log file?在我们写入数据到磁盘的时候,操作系统本身是有缓存的。flush 就是把操作系统缓冲区写入到磁盘。log buffer 写入磁盘的时机,由一个参数控制,默认是 1。https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodbparameters.html#sysvar_innodb_flush_log_at_trx_commit 

参数含义


执行流程图

5.undo log

1)为啥会有undo log?

undo log( 撤 销 日 志 或 回 滚 日 志 )记 录 了 事 务 发 生 之 前 的 数 据 状 态( 不 包 括 s e l e c t )。如果修改数据时出现异常,可以用 undo log 来实现回滚操作(保持原子性)。在执行 undo 的时候,仅仅是将数据从逻辑上恢复至事务之前的状态,而不是从物理页面上操作实现的,属于逻辑格式的日志。undolog里面写的是更新操作的逆操作!---》在下面这图中,指的就是将4改为3,将3改为2这样的操作!

回滚日志

2)啥时候undolog中的记录会被清除

在不需要的时候才删除。也就是说,系统会判断,当没有事务再需要用到这些回滚日志时,回滚日志会被删除

3)事务日志

redo Log 和 undo Log 与事务密切相关,统称为事务日志。

4)为啥不要使用长事务

长事务意味着系统里面会存在很老的事务视图。由于这些事务随时可能访问数据库里面的任何数据,所以这个事务提交之前,数据库里面它可能用到的回滚记录都必须保留,这就会导致大量占用存储空间。

5)如何避免长事务呢

6.总结

1)一个更新操作的流程:update user set name = '周类' where id=1;

1、事务开始,从内存或磁盘取到这条数据,返回给 Server 的执行器;  2、执行器修改这一行数据的值为周磊; 3.记录 name=周磊 到 undo log; 4.记录 name=周磊 到 redo log; 5.调用存储引擎接口,在内存(Buffer Pool)中修改 name=周磊; 6、 事务提交。

2) Binlog:这个日志存储在server端,binlog 以事件的形式记录了所有的 DDL 和 DML 语句(因为它记录的是操作而不是数据值,属于逻辑日志),可以用来做主从复制和数据恢复。

3)一条更新语句具体执行

具体流程

1)先查询到这条数据,如果有缓存,也会用到缓存。2)把 name 改成盆鱼宴,然后调用引擎的 API 接口,写入这一行数据到内存,同时记录 redo log。这时 redo log 进入 prepare 状态,然后告诉执行器,执行完成了,可以随时提交。3)、执行器收到通知后记录 binlog,然后调用存储引擎接口,设置 redo log 为 commit状态。4)、更新完成。

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