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MySQL 事務提交過程

開發老大要求通過binlog查詢一條被修改的資料,資料被查出後問我,有沒有可能binlog中不會記錄,回答不會,因為資料被修改,若失敗直接回滾,不會在binlog中記錄,此刻一個朋友用了洪荒之力告訴我,失敗的話也會記錄,坐地無語,因為他sqlserver dba,用sqlserver的思維考慮mysql,哈哈哈哈哈,用實驗讓他閉嘴!

簡單測試步驟如下:
root(yoon)> flush logs;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

root((none))> show binlog events in 'mysql-bin.000041';  
+------------------+-----+-------------+-----------+-------------+---------------------------------------+
| Log_name        | Pos | Event_type  | Server_id | End_log_pos | Info                                  |
+------------------+-----+-------------+-----------+-------------+---------------------------------------+
| mysql-bin.000041 |  4 | Format_desc |    232242 |        120 | Server ver: 5.6.26-log, Binlog ver: 4 |
+------------------+-----+-------------+-----------+-------------+---------------------------------------+

root(yoon)> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

root(yoon)> update yoon set id=7 where id=1;
Query OK, 1 row affected (0.02 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

在沒有commit情況下,二進位制日誌的位置偏移量未發生變化:
root(yoon)> show binlog events in 'mysql-bin.000041';
+------------------+-----+-------------+-----------+-------------+---------------------------------------+
| Log_name        | Pos | Event_type  | Server_id | End_log_pos | Info                                  |
+------------------+-----+-------------+-----------+-------------+---------------------------------------+
| mysql-bin.000041 |  4 | Format_desc |    232242 |        120 | Server ver: 5.6.26-log, Binlog ver: 4 |
+------------------+-----+-------------+-----------+-------------+---------------------------------------+

root(yoon)> commit;
Query OK, 0 rows affected (1.01 sec)

提交後再次檢視日誌偏移量,發生變化,並記錄在binlog中
root(yoon)> show binlog events in 'mysql-bin.000041';
+------------------+-----+-------------+-----------+-------------+---------------------------------------------+
| Log_name        | Pos | Event_type  | Server_id | End_log_pos | Info                                        |
+------------------+-----+-------------+-----------+-------------+---------------------------------------------+
| mysql-bin.000041 |  4 | Format_desc |    232242 |        120 | Server ver: 5.6.16-log, Binlog ver: 4      |
| mysql-bin.000041 | 120 | Query      |    232242 |        199 | BEGIN                                      |
| mysql-bin.000041 | 199 | Query      |    232242 |        304 | use `yoon`; update yoon set id=7 where id=1 |
| mysql-bin.000041 | 304 | Xid        |    232242 |        335 | COMMIT /* xid=18 */                        |
+------------------+-----+-------------+-----------+-------------+---------------------------------------------+

MySQL事務提交過程
開啟binlog後事務提交流程會變成兩階段提交,這裡的兩階段提交併不涉及分散式事務,當然mysql把它稱之為內部xa事務(Distributed Transactions),與之對應的還有一個外部xa事務。

這裡所謂的兩階段提交分別是prepare階段和commit階段。

內部xa事務主要是mysql內部為了保證binlog與redo log之間資料的一致性而存在的,這也是由其架構決定的(binlog在mysql層,而redo log 在儲存引擎層);

外部xa事務則是指支援多例項分散式事務,這個才算是真正的分散式事務。

既然是xa事務,必然涉及到兩階段提交,對於內部xa而言,同樣存在著提交的兩個階段。

下文會結合原始碼詳細解讀內部xa的兩階段提交過程,以及各種情況下,mysqld crash後,mysql如何恢復來保證事務的一致性。

資料庫版本:5.6.16

作業系統版本:CentOS 6.5

配置檔案引數:
log-bin=/my/log/mysql-bin

binlog_format=ROW

set autocommit=0

innodb_support_xa=1

sync_binlog=1

innodb_flush_log_at_trx_commit=1

【innodb_flush_log_at_trx_commit=1,sync_binlog=1

不同的模式區別在於,寫檔案呼叫write和落盤fsync呼叫的頻率不同,所導致的後果是mysqld 或 os crash後,不嚴格的設定可能會丟失事務的更新。

雙一模式是最嚴格的模式,這種設定情況下,單機在任何情況下不會丟失事務更新。】

測試條件:
set autocommit=0;

DROP TABLE IF EXISTS `user`;

CREATE TABLE `user` (

`id` int(20) NOT NULL,

`account` varchar(20) NOT NULL,

`name` varchar(20) NOT NULL,

PRIMARY KEY (`id`),

KEY `id` (`id`) USING BTREE,

KEY `name` (`name`) USING BTREE

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

測試語句:
insert into user values(1, 'sanzhang', '張三');

commit;

prepare階段:

    1.設定undo state=TRX_UNDO_PREPARED; //trx_undo_set_state_at_prepare呼叫

    2.刷事務更新產生的redo日誌;【步驟1產生的redo日誌也會刷入】
    
    
MYSQL_BIN_LOG::prepare

ha_prepare_low

    {

engine:

binlog_prepare

innobase_xa_prepare

mysql:

trx_prepare_for_mysql

{

                1.trx_undo_set_state_at_prepare    //設定undo段的標記為TRX_UNDO_PREPARED

                2.設定事務狀態為TRX_STATE_PREPARED

                3.trx_flush_log_if_needed  //將產生的redolog刷入磁碟

            }

    }
    
   

commit階段:

  1.將事務產生的binlog寫入檔案,刷入磁碟;

  2.設定undo頁的狀態,置為TRX_UNDO_TO_FREE或TRX_UNDO_TO_PURGE;  // trx_undo_set_state_at_finish呼叫

  3.記錄事務對應的binlog偏移,寫入系統表空間; //trx_sys_update_mysql_binlog_offset呼叫
  
MYSQL_BIN_LOG::commit

    ordered_commit

  {

1.FLUSH_STAGE

        flush_cache_to_file  //  刷binlog

2.SYNC_STAGE

        sync_binlog_file    //Call fsync() to sync the file to disk.

3.COMMIT_STAGE

        ha_commit_low

        {

            binlog_commit

            innobase_commit 

                trx_commit(trx)

                {

                    trx_write_serialisation_history(trx, mtr);  //更新binlog位點,設定undo狀態

                    trx_commit_in_memory(trx, lsn); //釋放鎖資源,清理儲存點列表,清理回滾段

                }       

        }

    }
    
在任何情況下(機器掉電)mysqld crash或者os crash,MySQL仍然能保證資料庫的一致性。資料的一致性是如何做到的哪?正是二階段提交。

我們結合幾種場景來分析下二階段提交是如何做到的:

1.prepare階段,redo log落盤前,mysqld crash

2.prepare階段,redo log落盤後,binlog落盤前,mysqld crash

3.commit階段,binlog落盤後,mysqld crash

對於第一種情況,由於redo沒有落盤,毫無疑問,事務的更新肯定沒有寫入磁碟,資料庫的一致性受影響;

對於第二種情況,這時候redo log寫入完成,但binlog還未寫入,事務處於TRX_STATE_PREPARED狀態,這是提交還是回滾呢?

對於第三種情況,此時,redo log和binlog都已經落盤,只是undo狀態沒有更新,雖然redo log和binlog已經一致了,事務是否應該提交?

我們結合mysqld異常重啟後的執行邏輯以及關鍵的原始碼。

對於第三種情況,我們可以蒐集到未提交事務的binlog event,所以需要提交;

對於第二種情況,由於binlog未寫入,需要通過執行回滾操作來保證資料庫的一致性。

異常重啟後,如何判斷事務該提交還是回滾

1.讀binlog日誌,獲取崩潰時沒有提交的event;  //info->commit_list中含有該元素

2.若存在,則對應的事務要提交;否則需要回滾。

判斷事務提交或回滾原始碼如下:

上面討論了兩階段提交的基本流程,以及伺服器異常crash後,mysql如何重啟恢復保證binlog和資料的一致性。

簡而言之,對於異常的xa事務,若binlog已落盤,則事務應該提交;binlog未落盤,則事務就應該回滾。

//異常重啟後,回滾流程

 innobase_rollback_by_xid

rollback_by_xid

trx_rollback_resurrected

    trx_rollback_active

        row_undo

        { //從回滾頁獲取undo記錄 //分析undo記錄型別 if (insert)

                row_undo_ins else row_undo_mod

        }

//異常重啟後,提交流程
 commit_by_xid

trx_commit_for_mysql

//寫binlog介面
 handler.cc:binlog_log_row

sql/binlog.cc:commit

mysys/my_sync:my_sync

sql/binlog.cc:sync_binlog_file

handler/ha_innodb.cc:innobase_xa_prepare

binlog日誌檔案是為了解決MySQL主從複製功能而引入的一份新日誌檔案,它包含了引發資料變更的事件日誌集合。

從庫請求主庫傳送 binlog 並通過日誌事件還原資料寫入從庫,所以從庫的資料來源為 binlog。

這樣 MySQL 主庫只需做到 binlog 與本地資料一致就可以保證主從庫資料一致(暫且忽略網路傳輸引發的主從不一致)。