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MySQL 更新（UPDATE）语句的执行流程，包括存储引擎内部的文件写入和主从复制的同步过程

news 2025/10/31 9:54:43

一、MySQL 执行 UPDATE 的整体流程

假设我们执行：

UPDATE user SET name = 'Tom' WHERE id = 1;

1. 客户端发送 SQL 到 MySQL Server

客户端通过 连接器（Connection）发送 SQL。
MySQL Server 层接收到 SQL，进入 查询缓存（8.0 已废弃） 检查是否有缓存结果（更新语句一般不会命中缓存）。

2. 解析与优化

解析器（Parser）：将 SQL 转换成语法树。
优化器（Optimizer）：选择最优的执行计划（比如用哪个索引）。
执行器（Executor）：调用存储引擎接口执行更新。

3. InnoDB 存储引擎执行更新

假设表使用 InnoDB 引擎，更新流程如下：

3.1 查找数据页

根据索引定位到对应的 数据页（Data Page）。
如果数据页不在 Buffer Pool（内存缓存区），则从 数据文件（.ibd 或共享 ibdata） 读取到 Buffer Pool。

3.2 加锁

对匹配的记录加行锁（Record Lock）或 间隙锁（Gap Lock），保证事务隔离。

3.3 修改内存数据

在 Buffer Pool 中修改记录的值（name 改为 'Tom'）。
记录到 Undo Log（回滚日志），用于事务回滚和 MVCC。

3.4 写入 Redo Log

将修改操作记录到 Redo Log Buffer（内存）。
Redo Log 是物理日志，记录“在哪个数据页做了什么修改”。
Redo Log Buffer 会周期性或事务提交时刷盘到 redo log 文件（ib_logfile0/ib_logfile1）。

3.5 写入 Binlog

MySQL Server 层生成 Binlog（逻辑日志），记录 SQL 或行级变更。
Binlog 先写到 Binlog Cache（内存），事务提交时刷盘到 binlog 文件（mysql-bin.xxxx）。

二、事务提交阶段

MySQL 使用 两阶段提交（2PC） 保证 Binlog 和 Redo Log 一致性：

阶段 1：写 Redo Log 并标记为 prepare 状态（刷盘）。
阶段 2：写 Binlog（刷盘），然后将 Redo Log 标记为 commit 状态。

这样保证：

如果写 Binlog 失败，Redo Log 也不会提交（事务回滚）。
如果写 Binlog 成功但崩溃，恢复时可用 Redo Log 重做。

三、主从复制流程

假设 MySQL 开启了 主从复制（基于 Binlog）：

1. 主库写 Binlog

主库事务提交时，Binlog 文件中追加一条更新记录。

2. 从库 I/O 线程拉取 Binlog

从库的 I/O 线程 连接主库，读取新的 Binlog 内容。
将 Binlog 写入从库的 Relay Log（中继日志）。

3. 从库 SQL 线程执行 Relay Log

从库的 SQL 线程 读取 Relay Log，按顺序执行更新。
执行过程和主库一样：更新 Buffer Pool → 写 Redo Log → 写 Binlog（如果从库也开启 Binlog）。

四、涉及的文件写入顺序

我帮你整理成一个表格，方便你快速记忆：

阶段	文件/缓存	作用
查找数据	`.ibd` / `ibdata` 数据文件	存储表数据页
修改内存	Buffer Pool	内存缓存数据页
记录回滚信息	Undo Log（内存+磁盘）	支持事务回滚和 MVCC
记录物理变更	Redo Log Buffer → `ib_logfile0/1`	崩溃恢复
记录逻辑变更	Binlog Cache → `mysql-bin.xxxx`	主从复制、数据恢复
从库同步	Relay Log	从库中继日志
从库执行	Buffer Pool / Redo Log / Binlog	与主库相同的执行流程

五、完整执行顺序图

客户端 → MySQL Server → 解析器 → 优化器 → 执行器↓
InnoDB：1. 查找数据页（Buffer Pool / 数据文件）2. 加锁3. 修改内存数据4. 写 Undo Log5. 写 Redo Log Buffer↓
事务提交：6. Redo Log prepare → 刷盘7. 写 Binlog Cache → 刷盘8. Redo Log commit↓
主从复制：9. 主库 Binlog → 从库 I/O 线程 → Relay Log10. 从库 SQL 线程执行 Relay Log

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MySQL 中 Buffer Pool、Undo Log、Redo Log、Binlog、Relay Log 的作用和记录内容

1. Buffer Pool

作用：InnoDB 的内存缓存区，用于缓存数据页和索引页，减少磁盘 I/O。
记录内容：
- 已读取的数据页（例如表数据、索引数据）
- 修改后的数据页（脏页，等待刷盘）
举例：
当你执行 SELECT * FROM user WHERE id=1 时，InnoDB 会先从 Buffer Pool 查找数据页，如果没有则从磁盘读取并缓存到 Buffer Pool，下次查询同样数据时直接从内存读取。

2. Undo Log

作用：回滚日志，用于事务回滚和 MVCC（多版本并发控制）。
记录内容：
- 修改前的旧数据（逻辑记录）
举例：
执行 UPDATE user SET age=30 WHERE id=1 时，Undo Log 会记录 id=1 的原始 age=25。如果事务回滚，就用 Undo Log 恢复成 age=25。

3. Redo Log

作用：重做日志，保证事务的持久性（崩溃恢复）。
记录内容：
- 数据页的物理修改（页号、偏移量、修改内容）
举例：
执行 UPDATE user SET age=30 WHERE id=1 时，Redo Log 会记录该数据页的物理变化，即“第 X 页的某个偏移位置改为 30”。即使 MySQL 崩溃，重启后也能用 Redo Log 恢复到事务提交后的状态。

4. Binlog

作用：二进制日志，用于主从复制、数据恢复。
记录内容：
- SQL 语句或行变更事件（逻辑记录）
举例：
执行 UPDATE user SET age=30 WHERE id=1 后，Binlog 会记录这条更新语句或对应的行变更事件，主库会将 Binlog 发送给从库，从库执行同样的更新，实现数据同步。

5. Relay Log

作用：中继日志，用于 MySQL 主从复制的从库端。
记录内容：
- 从主库接收到的 Binlog 内容
举例：
从库接收到主库的 Binlog（例如 UPDATE user SET age=30 WHERE id=1），会先写入 Relay Log，然后由 SQL 线程读取 Relay Log 并在从库执行更新。

组件名称	作用	记录内容	举例说明
Buffer Pool	缓存数据页和索引页，减少磁盘 I/O	已读取的数据页、修改后的脏页	查询 `id=1` 时，数据页先从 Buffer Pool 读取
Undo Log	回滚事务、实现 MVCC	修改前的旧数据（逻辑记录）	更新 `age=30` 时记录原值 `age=25`
Redo Log	崩溃恢复，保证持久性	数据页的物理修改	记录“第 X 页某偏移改为 30”
Binlog	主从复制、数据恢复	SQL 语句或行变更事件	记录 `UPDATE user SET age=30 WHERE id=1`
Relay Log	从库执行主库变更	主库 Binlog 内容	从库接收 Binlog 写入 Relay Log 再执行

Redo Log 和 Binlog

1. 记录内容的区别

Redo Log
- 记录的是物理层面的数据页修改（页号、偏移量、修改的字节内容）
- 属于 InnoDB 引擎专用，只描述“数据页如何被改动”
- 不能直接用来还原 SQL 语句，只能用来恢复数据页到某个状态
- 例子：
```
页号=1234, 偏移=56, 原值=25, 新值=30 表示某个数据页的某个位置从 25 改成了 30。
```
Binlog
- 记录的是逻辑层面的变更（SQL 语句或行变更事件）
- 属于 MySQL Server 层，所有存储引擎都可以使用
- 可以用来重放 SQL，实现主从复制或数据恢复
- 例子：
```
UPDATE user SET age=30 WHERE id=1; 或者记录成行事件：id=1, age=30
```

2. 作用的区别

Redo Log：保证事务的持久性（崩溃恢复），让已提交事务在宕机后仍能恢复。
Binlog：用于数据复制和归档，可以在不同 MySQL 实例之间同步数据，也可以用来做时间点恢复。

3. 存储方式的区别

特性	Redo Log	Binlog
层级	InnoDB 引擎层	MySQL Server 层
内容类型	物理日志（页修改）	逻辑日志（SQL 或行事件）
用途	崩溃恢复	主从复制、数据恢复
是否循环写	是（固定大小循环写）	否（追加写，文件滚动）
是否所有引擎可用	否（仅 InnoDB）	是（所有引擎）