刷盘，还是不刷盘，是一个问题 | 架构师之路重启

前几个有个朋友留言，问我说最近两年公号发读书感悟，职场感悟，AI实践居多了，发架构思路类的内容少了。

最近准备重启架构思路类的内容，且会保持一如既往的风格：

1. 希望引发大家思考，多讨论，多互动；

2. 核心原理通俗化描述，目标是让所有人搞懂；

3. 思路，比结论重要；

本篇源自我去年看到的一篇关于ARIES算法的论文，作为重启后的第一篇，算是一个引子，希望大伙多多支持。

画外音：去掉了论文里复杂的概念、算法及公式，加入了相关概念的补充解释说明与架构思考与补充。

让我们来看数据库中一个典型的读写事务的场景。

事务T1：

1. 开始事务 2. 读取记录A的值（假设A=1） 3. 修改记录A的值（假设修改为2） 4. 提交事务

这里面可能涉及哪些技术问题呢？

问题一，数据库如何读取记录A的值？

相关技术点：

1. 数据库使用缓冲池（buffer pool）机制提升读写效率；

2. 数据库以数据页（page）为单位管理缓冲池；

3. 如果被读取的数据在缓冲池中，直接从缓冲池中读取数据；

4. 否则，先将磁盘上的数据复制到缓冲池，再从缓冲池中读取数据；

此例中，假设记录存储在一个单页上，且事先不在缓冲池中，故数据页会被复制到缓冲池。

问题二，数据库如何写入记录A的值？

相关技术点：

1. 数据库直接修改缓冲池中的数据；

2. 缓冲池中的数据不能实时刷回磁盘，毕竟事务还没有提交；

此例中，缓冲池中的数据被修改为2，磁盘上的数据仍是1（如上图）。

那么，问题来了，如果缓冲池满了，要将哪些数据刷回磁盘呢？

原则上，得做到：

1. 如果事务未提交，“脏”数据不会被刷回磁盘；

2. 如果事务已提交，数据会被刷回磁盘。

数据库的故障恢复系统（crash recovery system）也会面临类似的问题，在数据库崩溃，内存中数据丢失的时候，未提交的事务和已提交的事务，如何保证ACID特性？

再来看一个并发的事务T1和T2的复杂场景：

T1.1. 开始事务 T1.2. 读取记录A的值（假设A=1） T1.3. 修改记录A的值（假设修改为2） T2.1开始事务 T2.2读取记录B的值（假设B=3） T2.3修改记录B的值（假设修改为7） T2.4提交事务 T1.4.回滚事务

假设，记录A和记录B都在一个数据页上。

事务T1读取记录A的值，会将磁盘上的数据页复制到缓冲池，再进行读取（如上图）。

事务T1修改记录A的值，会直接修改缓冲池中的数据（如上图）。

好，这个时候，事务T2启动了。

事务T2先读取记录B的值，缓冲池中已经存在记录B所在的页，所以无需进行磁盘访问。

画外音：缓冲池的核心作用，提高读写性能。

接下来，事务T2修改记录B的值，会直接修改缓冲池中的数据（如上图）。

接下来，事务T2提交了。

这个时刻，我们面临一个巨大的难题：在数据库返回应用程序事务成功之前，要不要将数据刷回磁盘？

如果不将数据刷回磁盘，就返回应用程序事务成功，那么万一数据库故障，缓冲池中的数据丢失，事务T2的ACID特性就会被破坏。

反之，如果将数据刷回磁盘，但此时事务T1还没有提交/回滚，事务T1的脏数据刷回磁盘，事务T1的ACID特性也会被破坏。

我们似乎陷入了一个两难的境地。如果是你，你会考虑用什么思路解决这个问题呢？

总结与思考：

1. 数据库使用缓冲池（buffer pool）机制提升读写效率；

2. 数据库以数据页（page）为单位管理缓冲池；

3. 数据库直接读写缓冲池中的数据；

4. 此情况，刷盘，还是不刷盘？

欢迎评论区讨论：思考，比阅读更重要。

下一篇聊解决思路。