刷盤，還是不刷盤，是一個(gè)問題 | 架構(gòu)師之路重啟

作者：架構(gòu)師之路 2024-06-27 10:02:14

數(shù)據(jù)庫

本文我們一起來看數(shù)據(jù)庫中一個(gè)典型的讀寫事務(wù)的場(chǎng)景，并了解這里面可能涉及的技術(shù)問題。

前幾個(gè)有個(gè)朋友留言，問我說最近兩年公號(hào)發(fā)讀書感悟，職場(chǎng)感悟，AI實(shí)踐居多了，發(fā)架構(gòu)思路類的內(nèi)容少了。

最近準(zhǔn)備重啟架構(gòu)思路類的內(nèi)容，且會(huì)保持一如既往的風(fēng)格：

希望引發(fā)大家思考，多討論，多互動(dòng)；
核心原理通俗化描述，目標(biāo)是讓所有人搞懂；
思路，比結(jié)論重要；

本篇源自我去年看到的一篇關(guān)于ARIES算法的論文，作為重啟后的第一篇，算是一個(gè)引子，希望大伙多多支持。

畫外音：去掉了論文里復(fù)雜的概念、算法及公式，加入了相關(guān)概念的補(bǔ)充解釋說明與架構(gòu)思考與補(bǔ)充。

讓我們來看數(shù)據(jù)庫中一個(gè)典型的讀寫事務(wù)的場(chǎng)景。

事務(wù)T1：

開始事務(wù)
讀取記錄A的值(假設(shè)A=1)
修改記錄A的值(假設(shè)修改為2)
提交事務(wù)

這里面可能涉及哪些技術(shù)問題呢？

問題一，數(shù)據(jù)庫如何讀取記錄A的值?

相關(guān)技術(shù)點(diǎn)：

數(shù)據(jù)庫使用緩沖池（buffer pool）機(jī)制提升讀寫效率；
數(shù)據(jù)庫以數(shù)據(jù)頁（page）為單位管理緩沖池；
如果被讀取的數(shù)據(jù)在緩沖池中，直接從緩沖池中讀取數(shù)據(jù)；
否則，先將磁盤上的數(shù)據(jù)復(fù)制到緩沖池，再?gòu)木彌_池中讀取數(shù)據(jù)；

此例中，假設(shè)記錄存儲(chǔ)在一個(gè)單頁上，且事先不在緩沖池中，故數(shù)據(jù)頁會(huì)被復(fù)制到緩沖池。

問題二，數(shù)據(jù)庫如何寫入記錄A的值？

相關(guān)技術(shù)點(diǎn)：

數(shù)據(jù)庫直接修改緩沖池中的數(shù)據(jù)；
緩沖池中的數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)刷回磁盤，畢竟事務(wù)還沒有提交；

此例中，緩沖池中的數(shù)據(jù)被修改為2，磁盤上的數(shù)據(jù)仍是1（如上圖）。

那么，問題來了，如果緩沖池滿了，要將哪些數(shù)據(jù)刷回磁盤呢？

原則上，得做到：

如果事務(wù)未提交，“臟”數(shù)據(jù)不會(huì)被刷回磁盤；
如果事務(wù)已提交，數(shù)據(jù)會(huì)被刷回磁盤。

數(shù)據(jù)庫的故障恢復(fù)系統(tǒng)（crash recovery system）也會(huì)面臨類似的問題，在數(shù)據(jù)庫崩潰，內(nèi)存中數(shù)據(jù)丟失的時(shí)候，未提交的事務(wù)和已提交的事務(wù)，如何保證ACID特性？

再來看一個(gè)并發(fā)的事務(wù)T1和T2的復(fù)雜場(chǎng)景：

T1.1. 開始事務(wù)
T1.2. 讀取記錄A的值（假設(shè)A=1）
T1.3. 修改記錄A的值（假設(shè)修改為2）
T2.1開始事務(wù)
    T2.2讀取記錄B的值（假設(shè)B=3）
    T2.3修改記錄B的值（假設(shè)修改為7）
    T2.4提交事務(wù)
T1.4.回滾事務(wù)

假設(shè)，記錄A和記錄B都在一個(gè)數(shù)據(jù)頁上。