MySQL8.0 DDL原子性特性及实现原理

这篇文章主要介绍了MySQL8.0 DDL原子性特性及实现原理,本文给大家介绍的非常详细,具有一定的参考借鉴价值 ,需要的朋友可以参考下

1. DDL原子性概述

8.0之前并没有统一的数据字典dd,server层和引擎层各有一套元数据,sever层的元数据包括(.frm,.opt,.par,.trg等),用于存储表定义,分区表定义,触发器定义等信息;innodb层也有自己一套元数据,包括表信息,索引信息等,这两套元数据并没有机制保证一致性,这就导致了在异常情况下可能存在元数据不一致问题,一种典型场景下,删表操作,sever层的frm已经成功删除了,但引擎层数据字典并没有更新,导致再建重名表失败的问题。同样的,比如drop table t1,t2;可能出现只删除了t1,而t2仍然存在等问题。

8.0的一个重要工作是将数据字典统一,独立了DD(数据字典)模块,废弃了server层的元数据,将innodb的元数据抽象出一条DD接口供server层和innnodb层公用。在DD的基础上,引入了DDL的原子性特性,确保DDL操作要么全做,要么全不做的能力。实现这一套逻辑的关键点在于将ddl涉及到的修改,包括dd数据字典修改,引擎层的修改(创建文件,初始化tablespace,创建btree等)和写binlog作为一个“事务”,利用事务的原子性特点来保证ddl操作的原子性。

2.DDL原子性实现原理

实现原子性的关键在于确保dd数据字典修改,引擎层的修改和写binlog是一个事务。MySQL已有的XA事务机制能有效保证DML事务和binlog的一致性。而ddl数据字典也是通过innodb引擎存储,因此做到dd数据字典修改和binlog一致是容易的;那么还需要解决的一个问题是,dd数据字典和引擎层修改的一致性,引擎层的修改并不都是记redo的,比如创建文件,rename文件名,或者清理cache等,无法简单地通过XA机制解决问题,因此8.0还引入了一套DDL_LOG机制。具体而言,就是将不记redo的一些操作,通过记日志的方式写入到ddl_log表中,而这个表是innodb引擎表,通过保证ddl_log数据与dd数据字典修改达成一致,而最终解决dd数据字典修改,引擎层的修改和写binlog一致性问题。

3.DD引入前后对比

MySQL8.0 DDL原子性特性及实现原理

MySQL8.0 DDL原子性特性及实现原理

4.DDL操作实现逻辑

引入ddl_log表后,ddl操作在原有的基础上有一些变化,主要有两点,一点是在执行ddl的过程中,会记录ddl操作到ddl_log表中;另一点是新增了一个post_ddl阶段,ddl事务提交后,做一些ddl的收尾动作,比如drop-table,真正的删除物理文件是在post-ddl阶段做的。post-ddl做的事情主要就是,读取ddl-log内容,进行回放执行。ddl操作类型如下:

?

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

enum class Log_Type : uint32_t {

/** Smallest log type */

SMALLEST_LOG = 1,

/** Drop an index tree */

FREE_TREE_LOG = 1,

/** Delete a file */

DELETE_SPACE_LOG,

/** Rename a file */

RENAME_SPACE_LOG,

/** Drop the entry in innodb_dynamic_metadata */

DROP_LOG,

/** Rename table in dict cache. */

RENAME_TABLE_LOG,

/** Remove a table from dict cache */

REMOVE_CACHE_LOG,

/** Alter Encrypt a tablespace */

ALTER_ENCRYPT_TABLESPACE_LOG,

/** Biggest log type */

BIGGEST_LOG = ALTER_ENCRYPT_TABLESPACE_LOG

};

通过innodb_print_ddl_logs开关,可以看到ddl过程中写入到innodb_ddl_log表中的内容。下面会以几个典型的ddl操作产生的ddl_log来说明如何保证ddl的原子性。

4.1 create table

语句:create table dd_tt(id int primary key, c1 int);

?

1

2

3

4

5

6

7

8

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DELETE SPACE, id=352, thread_id=23, space_id=71, old_file_path=./mysql/dd_tt.ibd]

[InnoDB] DDL log delete : 352

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: REMOVE CACHE, id=353, thread_id=23, table_id=1128, new_file_path=mysql/dd_tt]

[InnoDB] DDL log delete : 353

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: FREE, id=354, thread_id=23, space_id=71, index_id=231, page_no=4]

[InnoDB] DDL log delete : 354

[InnoDB] DDL log post ddl : begin for thread id : 23

[InnoDB] DDL log post ddl : end for thread id : 23

说明:

1.所有insert操作都是一个单独的事务,对应的逆向delete操作是整个ddl事务的一部分。

2.insert操作记录的是文件操作的逆向操作,比如建table_space,逆向操作就是delete_space_log。

3.如果ddl事务最终成功,那么所有逆向delete操作也最终生效,ddl_log日志被正常清理;如果ddl事务执行过程中失败(比如实例crash),那么delete操作回滚,ddl_log表中残留3条insert_log,recover时,replay这些ddl_log,即可以清理ddl过程中产生的垃圾。

4.crash-recovery时,若binlog已经落盘,则对应的ddl事务处于prepare状态,那么最终事务要提交,ddl_log被清理干净;若binlog没有落盘,则ddl事务需要回滚,ddl_log表中残留3条记录,在故障恢复结束后,需要replay这些记录,实际上就是建文件,创建btree等逆向操作,确保回滚后是干净的。

4.2 drop table

语句:drop table dd_tt;

?

1

2

3

4

5

6

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DROP, id=355, thread_id=23, table_id=1128]

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DELETE SPACE, id=356, thread_id=23, space_id=71, old_file_path=./mysql/dd_tt.ibd]

[InnoDB] DDL log post ddl : begin for thread id : 23

[InnoDB] DDL log replay : [DDL record: DELETE SPACE, id=356, thread_id=23, space_id=71, old_file_path=./mysql/dd_tt.ibd]

[InnoDB] DDL log replay : [DDL record: DROP, id=355, thread_id=23, table_id=1128]

[InnoDB] DDL log post ddl : end for thread id : 23

说明:对于drop操作而言,执行过程中只是操作ddl_log,并不做真正的drop物理表操作。在post-ddl阶段,会读取ddl_log表中的记录并replay,做真正的删除动作。如果执行过程中crash了,那么整个ddl事务会回滚,这其中也包含ddl_log中的内容也会回滚,那么整个drop操作就相当于没发生一样。

4.3 add index

语句:alter table dd_tt add index idx_c1(c1);

?

1

2

3

4

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: FREE, id=360, thread_id=23, space_id=72, index_id=233, page_no=5]

[InnoDB] DDL log delete : 360

[InnoDB] DDL log post ddl : begin for thread id : 23

[InnoDB] DDL log post ddl : end for thread id : 23

说明: 建索引与建表类似,insert操作部分是一个事务,单独提交,配套会记录一个delete操作,这个操作是整个ddl事务的一部分,事务如果最终提交,那么ddl-log内容被删除;如果事务最终回滚,那么ddl-log中会残留一条FREE-log,通过replay则可以清理建好的索引,达到回滚的效果。

4.4 drop index

语句:alter table dd_tt drop index idx_c1;

?

1

2

3

4

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: FREE, id=361, thread_id=23, space_id=72, index_id=233, page_no=5]

[InnoDB] DDL log post ddl : begin for thread id : 23

[InnoDB] DDL log replay : [DDL record: FREE, id=361, thread_id=23, space_id=72, index_id=233, page_no=5]

[InnoDB] DDL log post ddl : end for thread id : 23

说明:

与drop table类似,执行过程中只记录日志,在post-ddl阶段才进行真正的删除操作。

4.5 add column

语句:alter table dd_tt add column c2 int;

?

1

2

[InnoDB] DDL log post ddl : begin for thread id : 23

[InnoDB] DDL log post ddl : end for thread id : 23

说明:

8.0加列是instant-ddl,只修改元数据,与dml事务类似,不依赖ddl-log保证原子性。

4.6 drop column

语句:alter table dd_tt drop column c2;

语句分解:

1.prepare阶段:

?

1

2

3

4

5

6

7

8

create table #sql-ib1129-2815969725;

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DELETE SPACE, id=362, thread_id=23, space_id=73, old_file_path=./mysql/#sql-ib1129-2815969725.ibd]

[InnoDB] DDL log delete : 362

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: REMOVE CACHE, id=363, thread_id=23, table_id=1130, new_file_path=mysql/#sql-ib1129-2815969725]

[InnoDB] DDL log delete : 363

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: FREE, id=364, thread_id=23, space_id=73, index_id=234, page_no=4]

[InnoDB] DDL log delete : 364

2.peform阶段:nothing about ddl-log

3.commit阶段:

3.1 alter table dd_tt rename to #sql-ib1130-2815969726;

?

1

2

3

4

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DROP, id=365, thread_id=23, table_id=1129] <br>[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME SPACE, id=366, thread_id=23, space_id=72, old_file_path=./mysql/#sql-ib1130-2815969726.ibd, new_file_path=./mysql/dd_tt.ibd]

[InnoDB] DDL log delete : 366

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME TABLE, id=367, thread_id=23, table_id=1129, old_file_path=mysql/#sql-ib1130-2815969726, new_file_path=mysql/dd_tt]

[InnoDB] DDL log delete : 367

逆向操作:alter table mysql/#sql-ib1130-2815969726 rename to dd_tt;

3.2 alter table #sql-ib1129-2815969725 rename to dd_tt;

?

1

2

3

4

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME SPACE, id=368, thread_id=23, space_id=73, old_file_path=./mysql/dd_tt.ibd, new_file_path=./mysql/#sql-ib1129-2815969725.ibd]

[InnoDB] DDL log delete : 368

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME TABLE, id=369, thread_id=23, table_id=1130, old_file_path=mysql/dd_tt, new_file_path=mysql/#sql-ib1129-2815969725]

[InnoDB] DDL log delete : 369

逆向操作:alter table dd_tt rename to mysql/#sql-ib1129-2815969725;

?

1

2

3

4

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME SPACE, id=368, thread_id=23, space_id=73, old_file_path=./mysql/dd_tt.ibd, new_file_path=./mysql/#sql-ib1129-2815969725.ibd]

[InnoDB] DDL log delete : 368

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME TABLE, id=369, thread_id=23, table_id=1130, old_file_path=mysql/dd_tt, new_file_path=mysql/#sql-ib1129-2815969725]

[InnoDB] DDL log delete : 369

仅仅记录操作,在post-ddl阶段才做清理。

post-ddl阶段:

?

1

2

3

4

5

6

drop table #sql-ib1130-2815969726;

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME SPACE, id=368, thread_id=23, space_id=73, old_file_path=./mysql/dd_tt.ibd, new_file_path=./mysql/#sql-ib1129-2815969725.ibd]

[InnoDB] DDL log delete : 368

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME TABLE, id=369, thread_id=23, table_id=1130, old_file_path=mysql/dd_tt, new_file_path=mysql/#sql-ib1129-2815969725]

[InnoDB] DDL log delete : 369

说明:drop column是copy类型的ddl,基本逻辑是新建一张临时表,拷贝数据,最后再进行一次rename操作。主要包括4个阶段:

1.prepare阶段:建临时表的过程与建表过程的ddl-log操作类似,insert-log作为单独事务直接提交,delete-log是整个事务的一部分。

这个阶段如果出现异常,ddl-log表中残留了逆操作记录,crash-recovery时,可以在replay实现清理。

2.peform阶段: 拷贝数据结束,实现online-ddl逻辑。

3.拷贝数据结束后,需要进行rename交换表名操作。

1)DROP,删除临时表

2)RENAME SPACE/TABLE 将./mysql/#sql-ib1130-2815969726.ibd 重命名为dd_tt.idb

3)REANAME SPACE/TABLE 将dd_tt.idb重名为/#sql-ib1129-2815969725.idb

4)记录删除旧表sql-ib1130-2815969726.ibd操作,post-ddl阶段做真正的删除。

如果这个阶段出现异常,同样的insert-log单独一个事务,delete作为整个事务的一部分,insert-log会残留在ddl-log表中,通过replay可以做清理,还原dd_tt的数据,并清理临时表#sql-ib1130-2815969726.ibd。

4.post-ddl阶段:

1).物理删除旧文件./mysql/#sql-ib1130-2815969726.ibd

2).清理mysql.innodb_dynamic_metadata中相关信息。

需要注意的是,由于ddl-log表存放的内容实际上逆向操作,所以搜集ddl-log时,实际上是逆序搜集回放的。

4.7 truncate table

语句:truncate table dd_tt;

语句分解:

1.rename dd_tt to #sql-ib1130-2815969727;

?

1

2

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: RENAME SPACE, id=372, thread_id=23, space_id=73, old_file_path=./mysql/#sql-ib1130-2815969727.ibd, new_file_path=./mysql/dd_tt.ibd

[InnoDB] DDL log delete : 372

2.drop table #sql-ib1130-2815969727;

?

1

2

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DROP, id=373, thread_id=23, table_id=1130]

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DELETE SPACE, id=374, thread_id=23, space_id=73, old_file_path=./mysql/#sql-ib1130-2815969727.ibd]

3.create table dd_tt;

?

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: DELETE SPACE, id=375, thread_id=23, space_id=74, old_file_path=./mysql/dd_tt.ibd]

[InnoDB] DDL log delete : 375

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: REMOVE CACHE, id=376, thread_id=23, table_id=1131, new_file_path=mysql/dd_tt]

[InnoDB] DDL log delete : 376

[InnoDB] DDL log insert : [DDL record: FREE, id=377, thread_id=23, space_id=74, index_id=235, page_no=4]

[InnoDB] DDL log delete : 377

[InnoDB] DDL log post ddl : begin for thread id : 23

[InnoDB] DDL log replay : [DDL record: DELETE SPACE, id=374, thread_id=23, space_id=73, old_file_path=./mysql/#sql-ib1130-2815969727.ibd]

[InnoDB] DDL log replay : [DDL record: DROP, id=373, thread_id=23, table_id=1130]

[InnoDB] DDL log post ddl : end for thread id : 23

说明:

1.将dd_tt重命名为sql-ib1130-2815969727

2.标记sql-ib1130-2815969727表删除,post-ddl阶段才真正删除

3.新建表dd_tt,同样的insert操作是作为单独事务提交,delete操作是整个事务的一部分,如果回滚,最终残留了insert操作,通过replay动作清理。

5.DDL操作代码堆栈

5.1 create-table

?

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

Sql_cmd_create_table::execute

–>mysql_create_table

–>mysql_create_table_no_lock

–>create_table_impl

–>rea_create_base_table

–>ha_create_table

–>ha_create

–>ha_innobase::create

–>innobase_basic_ddl::create_impl

–>create_table_info_t::create_table

{

……

}

–>trans_commit_implicit

–>ha_commit_trans

–>MYSQL_BIN_LOG::prepare

–>ha_prepare_low //所有事务引擎prepare

{

binlog_prepare

innobase_xa_prepare

}

–>MYSQL_BIN_LOG::commit

–>MYSQL_BIN_LOG::ordered_commit

–>MYSQL_BIN_LOG::process_flush_stage_queue

–>MYSQL_BIN_LOG::flush_thread_caches

–>binlog_cache_mngr::flush

–>binlog_cache_data::flush

–>MYSQL_BIN_LOG::write_gtid

–>Log_event::write

–>MYSQL_BIN_LOG::Binlog_ofile::write //写binlog-gtid

–>MYSQL_BIN_LOG::write_cache

–> MYSQL_BIN_LOG::do_write_cache

–>Binlog_cache_storage::copy_to

–>stream_copy

–>Binlog_event_writer::write

–>MYSQL_BIN_LOG::Binlog_ofile::write //写binlog-ddl语句

–>MYSQL_BIN_LOG::sync_binlog_file

–>MYSQL_BIN_LOG::process_commit_stage_queue

–>ha_commit_low

{

binlog_commit

innobase_commit

–>trx_commit_for_mysql

–>trx_commit

–>trx_commit_low

–>trx_commit_in_memory

–>trx_undo_insert_cleanup

}

–>innobase_post_ddl(ht->post_ddl(thd))

–>Log_DDL::post_ddl

–>replay_by_thread_id

–>create_table_info_t::create_table

–>create_table_def

–>dict_mem_table_create //构造innodb内存是字典内存对象

–>row_create_table_for_mysql

–>dict_build_table_def

–>dict_build_tablespace_for_table

–>新建xxx.idb文件

–>Log_DDL::write_delete_space_log

{

–>Log_DDL::insert_delete_space_log

–>trx_start_internal //内部开启事务,单独提交。

–>构造DDL_Record(DELETE_SPACE_LOG)

–>DDL_Log_Table::insert(写入物理B-Tree)

–>Log_DDL:delete_by_id //删除ddl_log操作,作为ddl事务的一部分。

}

–>fil_ibd_create

–>初始化segment,extent,page

–>Log_DDL::write_remove_cache_log

–>Log_DDL::insert_remove_cache_log

–>Log_DDL::delete_by_id

–>create_index(主表,二级索引)

–>dict_create_index_tree_in_mem

–>btr_create

–>Log_DDL::write_free_tree_log

–>Log_DDL::insert_free_tree_log

–>Log_DDL:delete_by_id<br>

crash-recovery

–>ha_post_recover

–>post_recover_handlerton

–>innobase_post_recover

–>Log_DDL::recover

–>Log_DDL::replay_all

–>Log_DDL::replay

{

replay_delete_space_log

replay_remove_cache_log

replay_free_tree_log

……

}

–>delete_by_ids

–>DDL_Log_Table::remove

5.2 drop table

?

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

mysql_rm_table

–>mysql_rm_table_no_locks

–>drop_base_table

–>ha_delete_table

-—>handler::ha_delete_table

–>ha_innobase::delete_table

–>innobase_basic_ddl::delete_impl

–>row_drop_table_for_mysql

–>Log_DDL::write_drop_log // 记录删innodb_dynamic_metadata日志

-—>Log_DDL::write_delete_space_log // 记录删ibd日志

–>dd::drop_table

–>dd::cache::Dictionary_client::drop<dd::Table>

–>dd::cache::Storage_adapter::drop<dd::Table>

–>dd::sdi::drop

–>innobase_post_ddl

–>Log_DDL::post_ddl

–>Log_DDL::replay_by_thread_id

–>Log_DDL::replay

—>Log_DDL::replay_delete_space_log // post-ddl 真正删除innodb_dynamic_metadata

—>Log_DDL::replay_drop_log // post-ddl 真正删除ibd

–>delete_by_ids

–>DDL_Log_Table::remove

drop table时,只记录删除动作日志,这些日志作为事务的整体的一部分,如果最终事务提交,那么post_ddl阶段会读取日志真正删除;如果事务回滚,那么ddl_log也会作为事务的一部分而回滚。

参考文档

https://dev.mysql.com/worklog/task/?id=9045

https://dev.mysql.com/worklog/task/?id=9173

https://dev.mysql.com/worklog/task/?id=9175

https://dev.mysql.com/worklog/task/?id=9525

https://dev.mysql.com/worklog/task/?id=9536

总结

以上所述是小编给大家介绍的MySQL8.0 DDL原子性特性及实现原理,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对钦钦技术栈网站的支持!
如果你觉得本文对你有帮助,欢迎转载,烦请注明出处,谢谢!

原文链接:https://www.cnblogs.com/cchust/archive/2019/07/01/11099450.html

版权声明:本文(即:原文链接:https://www.qin1qin.com/catagory/15378/)内容由互联网用户自发投稿贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 630367839@qq.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。

(0)
上一篇 2022年8月26日 下午6:05
下一篇 2022年8月26日 下午6:05
软件定制开发公司

相关阅读

发表回复

登录后才能评论
通知:禁止投稿所有关于虚拟货币,币圈类相关文章,发现立即永久封锁账户ID!