提升性能与一致性：MySQL 5.7中的组提交与两阶段提交机制解析

MySQL 的组提交（Group Commit）是一项优化技术，旨在提升数据库系统的性能与事务处理效率。它通过将多个事务的提交操作合并为一个批处理操作，减少磁盘 IO 和锁定开销，从而加速事务处理。

我们的数据库需频繁执行数据变更操作，并将变更数据持久化，以便进行崩溃恢复、主从同步及回滚等，这涉及到 binlog、redolog 及 undolog 的写入。频繁的文件写入会触发频繁的磁盘操作。为降低提交操作的开销，MySQL 引入了组提交技术，将多个事务的提交操作合并为一个批处理操作，以减少磁盘 IO 次数。此批处理操作包含多个事务的修改，并一次性写入二进制日志。

通过以下命令可以查看组提交的配置：

mysql> show variables like '%group_commit%';
+-----------------------------------------+-------+
| Variable_name                           | Value |
+-----------------------------------------+-------+
| binlog_group_commit_sync_delay          | 0     |
| binlog_group_commit_sync_no_delay_count | 0     |
+-----------------------------------------+-------+
2 rows in set (0.00 sec)

• binlog_group_commit_sync_delay
  • 延迟多长时间再通过 fsync 进行刷盘，将数据持久化
• binlog_group_commit_sync_no_delay_count
  • 累积多少次操作后再通过 fsync 进行刷盘，将数据持久化

注意，这两个条件是或的关系，只要满足其一，即会触发提交动作。

说到这里我们不得不提一下什么是事务的两阶段提交。

什么是事务的 2 阶段提交？

所谓的 MySQL 事务的两阶段提交，是在更新过程中，确保 binlog 和 redolog 一致性的一种手段。

上图中右侧部分即为两阶段提交。其过程如下：

• Prepare 阶段
  • 此阶段 SQL 已成功执行并生成 redolog，处于准备阶段。
• BinLog 持久化
  • binlog 提交，通过 write() 将 binlog 内存日志数据写入文件缓冲区；
  • 通过 fsync() 将 binlog 从文件缓冲区永久写入磁盘。
• Commit
  • 在执行引擎内部执行事务操作，更新 redolog，处于提交阶段。

★write 和 fsync 是与文件系统和磁盘 IO 相关的两个不同操作。 write 操作将数据写入文件的缓冲区，这意味着 write 操作完成后，并不一定立即将数据持久化到磁盘上，而是将数据暂时存储在内存中。 fsync 用于强制将文件的修改持久化到磁盘上。它通常与 write 配合使用，以确保文件的修改在 fsync 操作完成后被写入磁盘。

那么，为什么这个过程需要用两阶段提交的方式呢？

假设我们执行一条 SQL 语句，修改它的 name 为 Paidaxing ：update user set name = 'paidaxing' where id = 10。

如果先写入 redo log 成功，但还未写入 bin log 时系统崩溃。MySQL 重启后，可以根据 redolog 将记录更新为'paidaxing'。但由于 binlog 未成功写入，无法记录这次变更，主备同步时缺少这条 SQL，导致主备库之间数据不一致。

反之，先写入 binlog 成功，但未及写入 redolog 时系统崩溃。MySQL 重启后，由于 redo log 未写入，数据库记录保持旧值。但 binlog 已成功写入，主备同步时将新值同步到备库，导致主备库之间数据不一致。

如上述例子所示，如果不引入两阶段提交，在 bin log 和 redo log 无法保证一致性的情况下，主备库之间的数据会不一致。

为了解决这一问题，引入了两阶段提交，以整体控制 redo log 和 bin log 的一致性写入。

2 阶段如何保证一致性的？

引入两阶段提交之后，事务的提交过程可能有以下三种情况：

情况一：一阶段提交之后崩溃 即在写入 redo log，处于 prepare 状态的时候崩溃。此时已经写了 redo log，并处于 prepare 状态，但 binlog 还没写入。此时如果崩溃恢复，直接回滚事务即可，这样主备库是一致的，都没有执行这个事务。

情况二：一阶段提交成功，写完 binlog 之后崩溃此时，redo log 处于 prepare 状态，binlog 已写入。这时检查 binlog 中的事务是否存在并且完整。如果存在且完整，则直接提交事务；如果不存在或者不完整，则回滚事务。

情况三：redolog 处于 commit 状态时崩溃 重启后的处理方案同情况二。

由此得出结论，两阶段提交能够确保数据的一致性。

如何判断 binlog 和 redolog 达成一致了？

当 MySQL 写完 redo log 并将其标记为 prepare 状态时，会在 redo log 中记录一个 XID，该 XID 全局唯一地标识着这个事务。而当你设置 sync_binlog=1 时，在完成上述第一阶段写 redo log 后，MySQL 会对应 binlog 并将其直接刷新到磁盘中。

下图展示了磁盘上的 row 格式的 binlog 记录。在 binlog 结束的位置也记录了一个 XID。

只要这个 XID 与 redo log 中记录的 XID 一致，MySQL 就会认为 binlog 和 redo log 在逻辑上是一致的。

言归正传：

在引入组提交之后，两阶段提交的过程会发生一些变化，因为日志的刷盘过程会因组提交而需要等待，因此情况会变成这样：

这里的 write 和 fsync 是与文件系统和磁盘 IO 相关的两个不同操作。

write 操作将数据写入文件的缓冲区，这意味着 write 操作完成后，数据并不一定立即持久化到磁盘，而是暂时存储在内存中。

fsync 用于强制将文件的修改持久化到磁盘上。它通常与 write 配合使用，以确保文件的修改在 fsync 操作完成后被写入磁盘。

因此，用于将缓冲区内容持久化到磁盘的 fsync 步骤被延迟了。它会等待一个组中的多个事务都处于 Prepare 阶段后，再进行一次组提交，即将日志一次性持久化到磁盘中。

好了，本章节到此告一段落。希望对你有所帮助，祝学习顺利。