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剛看見這個題目的時候還是有點懵逼的，后來才反應過來其實問的就是 redo log 的兩階段提交

老規(guī)矩，背誦版在文末。點擊閱讀原文可以直達我收錄整理的各大廠面試真題

為什么說 redo log 具有崩潰恢復的能力

前面我們說過，MySQL Server 層擁有的 bin log 只能用于歸檔，不足以實現(xiàn)崩潰恢復(crash-safe)，需要借助 InnoDB 引擎的 redo log 才能擁有崩潰恢復的能力。所謂崩潰恢復就是：即使在數(shù)據(jù)庫宕機的情況下，也不會出現(xiàn)操作一半的情況

至于為什么說 redo log 具有崩潰恢復的能力，而 bin log 沒有，我們先來簡單看一下這兩種日志有哪些不同點：

1)適用對象不同：

bin log 是 MySQL 的 Server 層實現(xiàn)的，所有引擎都可以使用

而 redo log 是 InnoDB 引擎特有的

2)寫入內(nèi)容不同：

bin log 是邏輯日志，記錄的是這個語句的原始邏輯，比如 “給 id = 1 這一行的 age 字段加 1”

redo log 是物理日志，記錄的是 “在某個數(shù)據(jù)頁上做了什么修改”

3)寫入方式不同：

bin log 是可以追加寫入的。“追加寫” 是指 bin log 文件寫到一定大小后會切換到下一個，并不會覆蓋以前的日志

redo log 是循環(huán)寫的，空間固定會被用完

可以看到，redo log 和 bin log 的一個很大的區(qū)別就是，一個是循環(huán)寫，一個是追加寫。也就是說 redo log 只會記錄未刷入磁盤的日志，已經(jīng)刷入磁盤的數(shù)據(jù)都會從 redo log 這個有限大小的日志文件里刪除。

而 bin log 是追加日志，保存的是全量的日志。這就會導致一個問題，那就是沒有標志能讓 InnoDB 從 bin log 中判斷哪些數(shù)據(jù)已經(jīng)刷入磁盤了，哪些數(shù)據(jù)還沒有。

舉個例子，bin log 記錄了兩條日志：

記錄 1：給 id = 1 這一行的 age 字段加 1 
記錄 2：給 id = 1 這一行的 age 字段加 1 

假設在記錄 1 刷盤后，記錄 2 未刷盤時，數(shù)據(jù)庫崩潰。重啟后，只通過 bin log 數(shù)據(jù)庫是無法判斷這兩條記錄哪條已經(jīng)寫入磁盤，哪條沒有寫入磁盤，不管是兩條都恢復至內(nèi)存，還是都不恢復，對 id = 1 這行數(shù)據(jù)來說，都是不對的。

但 redo log 不一樣，只要刷入磁盤的數(shù)據(jù)，都會從 redo log 中被抹掉，數(shù)據(jù)庫重啟后，直接把 redo log 中的數(shù)據(jù)都恢復至內(nèi)存就可以了。

這就是為什么說 redo log 具有崩潰恢復的能力，而 bin log 不具備。

redo log 兩階段提交

前面我們介紹過一條 SQL 查詢語句的執(zhí)行過程，簡單回顧：

MySQL 客戶端與服務器間建立連接，客戶端發(fā)送一條查詢給服務器;

服務器先檢查查詢緩存，如果命中了緩存，則立刻返回存儲在緩存中的結(jié)果;否則進入下一階段;

服務器端進行 SQL 解析、預處理，生成合法的解析樹;

再由優(yōu)化器生成對應的執(zhí)行計劃;

執(zhí)行器根據(jù)優(yōu)化器生成的執(zhí)行計劃，調(diào)用相應的存儲引擎的 API 來執(zhí)行，并將執(zhí)行結(jié)果返回給客戶端

對于更新語句來說，這套流程同樣也是要走一遍的，不同的是，更新流程還涉及兩個重要的日志模塊 bin log 和 redo log。

以下面這條簡單的 SQL 語句為例，我們來解釋下執(zhí)行器和 InnoDB 存儲引擎在更新時做了哪些事情：

update table set age = age + 1 where id = 1; 

執(zhí)行器：找存儲引擎取到 id = 1 這一行記錄

存儲引擎：根據(jù)主鍵索引樹找到這一行，如果 id = 1 這一行所在的數(shù)據(jù)頁本來就在內(nèi)存池(Buffer Pool)中，就直接返回給執(zhí)行器;否則，需要先從磁盤讀入內(nèi)存池，然后再返回

執(zhí)行器：拿到存儲引擎返回的行記錄，把 age 字段加上 1，得到一行新的記錄，然后再調(diào)用存儲引擎的接口寫入這行新記錄

存儲引擎：將這行新數(shù)據(jù)更新到內(nèi)存中，同時將這個更新操作記錄到 redo log 里面，此時 redo log 處于 prepare 狀態(tài)。然后告知執(zhí)行器執(zhí)行完成了，隨時可以提交事務

注意不要把這里的提交事務和我們 sql 語句中的提交事務 commit 命令搞混了哈，我們這里說的提交事務，指的是事務提交過程中的一個小步驟，也是最后一步。當這個步驟執(zhí)行完成后，commit 命令就執(zhí)行成功了。

執(zhí)行器：生成這個操作的 bin log，并把 bin log 寫入磁盤

執(zhí)行器：調(diào)用存儲引擎的提交事務接口

存儲引擎：把剛剛寫入的 redo log 狀態(tài)改成提交(commit)狀態(tài)，更新完成

如下圖所示：

可以看到，所謂兩階段提交，其實就是把 redo log 的寫入拆分成了兩個步驟：prepare 和 commit。

所以，為什么要這樣設計呢?這樣設計怎么就能夠?qū)崿F(xiàn)崩潰恢復呢?

根據(jù)兩階段提交，崩潰恢復時的判斷規(guī)則是這樣的：

如果 redo log 里面的事務是完整的，也就是已經(jīng)有了 commit 標識，則直接提交

如果 redo log 里面的事務處于 prepare 狀態(tài)，則判斷對應的事務 binlog 是否存在并完整

• a. 如果 binlog 存在并完整，則提交事務;
• b. 否則，回滾事務。

當然，這樣說小伙伴們肯定沒法理解，下面來看幾個實際的例子：

如下圖所示，假設數(shù)據(jù)庫在寫入 redo log(prepare) 階段之后、寫入 binlog 之前，發(fā)生了崩潰，此時 redo log 里面的事務處于 prepare 狀態(tài)，binlog 還沒寫(對應 2b)，所以崩潰的時候，這個事務會回滾。

Why?

因為 binlog 還沒有寫入，之后從庫進行同步的時候，無法執(zhí)行這個操作，但是實際上主庫已經(jīng)完成了這個操作，所以為了主備一致，在主庫上需要回滾這個事務

并且，由于 binlog 還沒寫，所以也就不會傳到備庫，從而避免主備不一致的情況。

而如果數(shù)據(jù)庫在寫入 binlog 之后，redo log 狀態(tài)修改為 commit 前發(fā)生崩潰，此時 redo log 里面的事務仍然是 prepare 狀態(tài)，binlog 存在并完整(對應 2a)，所以即使在這個時刻數(shù)據(jù)庫崩潰了，事務仍然會被正常提交。

Why?

因為 binlog 已經(jīng)寫入成功了，這樣之后就會被從庫同步過去，但是實際上主庫并沒有完成這個操作，所以為了主備一致，在主庫上需要提交這個事務。

所以，其實可以看出來，處于 prepare 階段的 redo log 加上完整的 bin log，就能保證數(shù)據(jù)庫的崩潰恢復了。

可能有同學就會問了，MySQL 咋知道 bin log 是不是完整的?

簡單來說，一個事務的 binlog 是有完整格式的(這個我們在后面的文章中會詳細解釋)：

• statement 格式的 bin log，最后會有 COMMIT
• row 格式的 bin log，最后會有 XID event

而對于 bin log 可能會在中間出錯的情況，MySQL 5.6.2 版本以后引入了 binlog-checksum 參數(shù)，用來驗證 bin log 內(nèi)容的正確性。

思考一個問題，兩階段提交是必要的嗎?可不可以先 redo log 寫完，再寫 bin log 或者反過來?

1)對于先寫完 redo log 后寫 bin log 的情況：

假設在 redo log 寫完，bin log 還沒有寫完的時候，MySQL 崩潰。主庫中的數(shù)據(jù)確實已經(jīng)被修改了，但是這時候 bin log 里面并沒有記錄這個語句。因此，從庫同步的時候，就會丟失這個更新，和主庫不一致。

2)對于先寫完 binlog 后寫 redo log 的情況：

如果在 bin log 寫完，redo log 還沒寫的時候，MySQL 崩潰。因為 binlog 已經(jīng)寫入成功了，這樣之后就會被從庫同步過去，但是實際上 redo log 還沒寫，主庫并沒有完成這個操作，所以從庫相比主庫就會多執(zhí)行一個事務，導致主備不一致

最后放上這道題的背誦版：

面試官：

• 問法 1：如何解決 bin log 與 redo log 的一致性問題?
• 問法 2：一條 SQL 更新語句是如何執(zhí)行的?
• 問法 3：講一下 redo log / redo log 兩階段提交原理

小牛肉：

所謂兩階段提交，其實就是把 redo log 的寫入拆分成了兩個步驟：prepare 和 commit。

首先，存儲引擎將執(zhí)行更新好的新數(shù)據(jù)存到內(nèi)存中，同時將這個更新操作記錄到 redo log 里面，此時 redo log 處于 prepare 狀態(tài)。然后告知執(zhí)行器執(zhí)行完成了，隨時可以提交事務

然后執(zhí)行器生成這個操作的 bin log，并把 bin log 寫入磁盤

最后執(zhí)行器調(diào)用存儲引擎的提交事務接口，存儲引擎把剛剛寫入的 redo log 狀態(tài)改成提交(commit)狀態(tài)，更新完成

如果數(shù)據(jù)庫在寫入 redo log(prepare) 階段之后、寫入 binlog 之前，發(fā)生了崩潰：

此時 redo log 里面的事務處于 prepare 狀態(tài)，binlog 還沒寫，之后從庫進行同步的時候，無法執(zhí)行這個操作，但是實際上主庫已經(jīng)完成了這個操作，所以為了主備一致，MySQL 崩潰時會在主庫上回滾這個事務

而如果數(shù)據(jù)庫在寫入 binlog 之后，redo log 狀態(tài)修改為 commit 前發(fā)生崩潰，此時 redo log 里面的事務仍然是 prepare 狀態(tài)，binlog 存在并完整，這樣之后就會被從庫同步過去，但是實際上主庫并沒有完成這個操作，所以為了主備一致，即使在這個時刻數(shù)據(jù)庫崩潰了，主庫上事務仍然會被正常提交。