buffer pool

buffer pool缓冲池，用来缓存数据页，避免每次都从磁盘上加载数据，由于buffer pool是基于内存的，所以查询速度非常快。

undo log

undo log回滚日志，记录了SQL执行之前的旧值，用来做数据回滚。

redo log

redo log重做日志，是InnoDB存储引擎的日志，记录的是数据页的物理修改，在某个数据页上做了什么修改，用来恢复数据使用。

binlog

binlog 数据库的二进制日志，同样记录了数据的修改，binlog是MySQL的Server层实现的，所有引擎都可以使用。

1. 当一条更新SQL语句执行时，首先会查看数据是否在缓冲池中，如果在更新缓冲池中的数据，如果不在，会从磁盘中将数据加载到缓冲池buffer pool（对于非唯一索引来说，可以使用change buffer,将修改先记录在change buffer中，之后再merge到原数据页）。
2. 当数据加载到buffer pool中之后，首先会在undo log中记录修改前的数据，便于数据回滚。
3. 更新buffer pool中的缓存数据，注意此时只是在缓存池中更新了数据，并没有更新到磁盘上，如果数据库宕机，数据会丢失。
4. 将修改写入redo log中，redo log也有缓冲区redo log buffer,所以也就是会将数据先写入redo log buffer中，记录对数据的修改，由于redo log buffer也基于内存，所以此时数据库宕机依旧有丢失数据的风险。
5. 提交事务，当提交事务之后，会根据一定的策略将redo log buffer的数据刷入redo log磁盘文件中，此时如果数据库宕机，重启的时候即可根据redo log文件进行数据恢复。
6. 将更新内容写入binlog磁盘文件。
7. 将更新对应的binlog文件名称和更新的binlog日志文件位置写入redo log文件中，并写入commit标记，用来保持redo log和binlog的一致性，此时mysql异常宕机，可以通过redo log和binlog的一致性判断是否需要恢复数据。
8. 此时事务完成提交，需要注意的是此时数据只是在buffer pool中修改了，并且记录到了redo log和binlog，此时磁盘数据文件中还是旧数据，所以MySql有一个后台的IO线程，会根据配置决定何时将buffer pool中的脏数据刷新到磁盘上的数据文件中。

redo log的写入机制

innodb_flush_log_at_trx_commit:

• 设置为 0 的时候，表示每次事务提交时都只是把 redo log 留在 redo log buffer 中 ;
• 设置为 1 的时候，表示每次事务提交时都将 redo log 直接持久化到磁盘；
• 设置为 2 的时候，表示每次事务提交时都只是把 redo log 写到 page cache。

InnoDB 有一个后台线程，每隔 1 秒，就会把 redo log buffer 中的日志，调用 write 写到文件系统的 page cache，然后调用 fsync 持久化到磁盘。

binlog的写入机制

系统为每个线程分配一片内存为binlog做缓存(binlog cache)，事务执行过程中，先将内容写入binlog cache，当事务提交时，会把binlog cache写到binlog文件中，然后清空binlog cache，由于binlog存储在文件系统的 page cache，并没有持久化到磁盘，所以系统根据sync_binlog的配置判断何时将binlog文件的内容fsync到磁盘。

binlog_cache_size:

在事务写入binlog cache时，一个事务的binlog是不能被拆分的，需要确保一次性写入,binlog_cache_size用于控制binlog cache的大小。

sync_binlog：

• sync_binlog=0 的时候，表示每次提交事务都只 write，不 fsync；
• sync_binlog=1 的时候，表示每次提交事务都会执行 fsync；
• sync_binlog=N(N>1) 的时候，表示每次提交事务都 write，但累积 N 个事务后才 fsync。

change buffer

我们知道，更新一条数据的时候，如果数据页就在buffer pool中，直接更新buffer pool中的数据，如果数据页不在buffer pool中，对于非唯一索引来说，由于不需要检查唯一性，InnoDb会将这些更新操作先缓存在change buffer中，可以避免从磁盘中加载数据页，减少磁盘的IO，在下次需要访问这个数据页的数据时，再从磁盘加载到内存，将changer buffer中的更新操作应用到原数据页中，这个过程被称为merge：

对于唯一索引，所有的更新操作必须要检查是否违法唯一约束，假如数据页不在buffer pool，必须要将数据页读入内存才可以判断（这里可以理解为读取索引页，通过索引判断唯一性），所以change buffer对于唯一索引并不适用。

change buffer是buffer pool的一部分，innodb_change_buffer_max_size参数可以设置其在buffer pool中的占比。

change buffer的适用场景：

适用于写多读少的场景，假如写入之后马上就要查询，即便已经将更新记录在了change buffer，由于需要查询，必须要从磁盘加载数据页才能读取到数据，然后触发merge操作，这样并不会减少磁盘的IO操作。

change buffer和redo log的侧重点：

change buffer主要是为了减少随机读磁盘的IO消耗。

redo log主要是为了减少随机写磁盘的IO消耗，redo log将磁盘的随机IO转为了顺序写，提升了速度。

参考：

救火队队长：从零开始带你成为MySQL实战优化高手

极客时间 — 林晓斌（丁奇）：MySQL实战

MySQL 之 InnoDB引擎 Change Buffer

【MySQL】更新语句执行流程 | SHAN (shan-ml.github.io)