02日志系统：一条SQL更新语句是如何执行的？
上文说到，一个查询语句的执行流程一般要经过连接器、分析器、优化器、执行器等功能模块，最后到达存储引擎执行查询操作。
那么一条更新语句的执行流程是什么样的呢？
举个例子：创建一个表，这个表有个一主键ID和一个整形字段c，若要将ID=2这一行的值加1，则需要进行如下操作：
mysql>create table T(ID int primary key,c int);
mysql>update T set c=c+1 where ID=2
针对前文的SQL语句的基本执行路线图，可以肯定查询语句的流程，更新语句也会同样走一遍。
- 连接器，执行语句前要先连接数据库。
- 查询缓存，在一个表更新的时候，和这个表有关的查询缓存会清空，所以一般不推荐使用查询缓存。
- 分析器，进行词法分析和语法分析确定这是一条更新语句。
- 优化器，决定使用ID这个索引。
- 执行器，负责具体执行，找到相应位置，即相关行，进行更新。
与查询流程有区别的地方在哪呢？ 更新流程还是只两个重要的日志模块：redo log（重做日志）和bin log（归档日志）。
redo log（重做日志）
在MySQL中，如果每一次的更新操作都需要写进磁盘，然后磁盘也要找到对应的那条记录，然后再更新，整个过程IO成本、查找成本都很高。为了解决这个问题，MySQL的设计者就用了使用先日志后磁盘的方式来提升更新效率。
日志和磁盘配合的过程就是所谓的WAL（Write-Ahead Logging）技术，其中心思想就是先写日志，再写磁盘。
也就是说，当有一条记录需要更新的时候，InnoDB引擎就会先把记录写到redo log里面，并更新内存，这个时候更新就算完成了。同时，InnoDB引擎会在适当的时候，将这个操作记录更新到磁盘里面，而这个更新往往是在系统比较空闲的时候做。
InnoDB的redo log是固定大小的，比如可以配置为一组4个文件，每个文件的大小是1GB，那么这块日志总共就可以记录4GB的操作。从头开始写，写到末尾就又回到开头循环写，如下面这个图所示。
write pos是记录当前位置，边写边后移，写到第三号文件末尾就会返回到0号文件开头。 checkpoint是当前要擦除的位置，也是往后推移并且循环，擦除记录前要把记录更新到数据文件中去。
write pos和checkpoint之间的就是日志中还空余的部分，可以记录新的操作。若前者追上后者，表示日志已满，不能再执行新的更新，需要停下来擦掉一些记录，把checkpoint推进一下。
有了redo log，InnoDB就可以保证即使数据库发生异常重启，之前提交的记录都不会丢失，这个能力称为crash-safe。 要理解crash-safe这个概念，可以想想赊账记录的例子。只要赊账记录记在了粉板上或写在了账本上，之后即使掌柜忘记了，比如突然停业几天，恢复生意后依然可以通过账本和粉板上的数据明确赊账账目。
bin log（归档日志）
Mysql整体来看分为Sever层和数据引擎层，前者做的Mysql功能层面的事情；后者负责存储的相关具体事宜。上文提到的redo log就是InnoDB引擎特有的日志，而Sever也有自己的日志，成为bin log（归档日志）。
归档：同义词为存档，指将处理完并且具有保存价值的事情或文件经系统整理后交档案室（馆）保存备案(备查)的过程。
由于bin log没有crash-safe的能力，所以InnoDB使用另一套日志系统——redo log来实现crash-safe。
这两种日志的不同之处？
- redo log是InnoDB引擎特有的；bin log是MySQL的Server层实现的，所有引擎都可以使用。
- redo log是物理日志，记录的是“在某个数据页上做了什么修改”；bin log是逻辑日志，记录的是这个语句的原始逻辑，比如“给ID=2这一行的c字段加1 ”。
- redo log是循环写的，空间固定会用完；bin log是可以追加写入的。“追加写”是指bin log文件写到一定大小后会切换到下一个，并不会覆盖以前的日志。
有了对这两个日志的概念性理解，我们再来看执行器和InnoDB引擎在执行这个简单的update语句时的内部流程。
- 执行器先找引擎取ID=2这一行。ID是主键，引擎直接用树搜索找到这一行。如果ID=2这一行所在的数据页本来就在内存中，就直接返回给执行器；否则，需要先从磁盘读入内存，然后再返回。
- 执行器拿到引擎给的行数据，把这个值加上1，比如原来是N，现在就是N+1，得到新的一行数据，再调用引擎接口写入这行新数据。
- 引擎将这行新数据更新到内存中，同时将这个更新操作记录到redo log里面，此时redo log处于prepare状态。然后告知执行器执行完成了，随时可以提交事务。
- 执行器生成这个操作的bin log，并把bin log写入磁盘。
- 执行器调用引擎的提交事务接口，引擎把刚刚写入的redo log改成提交（commit）状态，更新完成。
最后三步看上去有点“绕”，我们将redo log的写入拆成了两个步骤：prepare和 commit，这就是"两阶段提交"。
两阶段提交
为什么必须有“两阶段提交”呢？这是为了让两份日志之间的逻辑一致。我们可以用反证法来解释。
由于redo log和bin log是两个独立的逻辑，如果不用两阶段提交，要么就是先写完redo log再写bin log，或者采用反过来的顺序。我们看看这两种方式会有什么问题。
仍然用前面的update语句来做例子。假设当前ID=2的行，字段c的值是0，再假设执行update语句过程中在写完第一个日志后，第二个日志还没有写完期间发生了crash，会出现什么情况呢？
- 先写redo log后写bin log。假设redo log写完，bin log未写完，Mysql异常重启。由于redo log里面有crash-safe，系统即使崩溃，仍能将数据恢复，所以这一行c的值是1，但是bin log里由于没写完就carsh了，没有记录这条语句，日后使用bin log来恢复临时库时，由于该语句丢失，这个临时库就会少一次更新，即c的值为0，与原库的值不同。
- 先写bin log后写redo log。如果在bin log写完之后crash，由于redo log还没写，崩溃恢复以后这个事务无效，所以这一行c的值是0。但是bin log里面已经记录了“把c从0改成1”这个日志。所以，在之后用bin log来恢复的时候就多了一个事务出来，恢复出来的这一行c的值就是1，与原库的值不同。
由此可见，如果不使用“两阶段提交”，那么数据库的状态就有可能和用它的日志恢复出来的库的状态不一致。所以，对于redo log和binlog，它们都可以用于表示事务的提交状态，而两阶段提交就是让这两个状态保持逻辑上的一致。
