examination/topics/database/mysql-acid/code_reading.json

{
  "topic": "mysql-acid",
  "type": "code_reading",
  "schema_version": "1.0.0",
  "generated": "2026-09-07T00:00:00+08:00",
  "questions": [
    {
      "id": "cr-001",
      "type": "code_reading",
      "difficulty": 3,
      "tags": [
        "崩溃恢复",
        "redo log",
        "undo log",
        "两阶段提交"
      ],
      "question": "请阅读以下 SQL 序列并思考崩溃点对 redo/undo 恢复的影响。假设数据库已开启 binlog，事务按两阶段提交协调 redo 与 binlog。",
      "code": "-- 事务 T1：在多个节点同步写入插入数据，然后发生崩溃\nBEGIN;\nINSERT INTO orders(id, amount) VALUES (1001, 500);\nUPDATE orders SET amount = 900 WHERE id = 1001;\n-- ← 此处崩溃点：redo log 已完成 prepare，binlog 尚未写入完成\nCOMMIT;",
      "language": "sql",
      "source": null,
      "related": [],
      "sub_questions": [
        {
          "index": 1,
          "type": "single_choice",
          "question": "在上述崩溃点（redo prepare 完成、binlog 未完整写入）恢复时，该事务 T1 应如何处理？",
          "options": {
            "A": "直接提交，因为 redo 已写入 prepare",
            "B": "回滚（不提交），因为 binlog 中没有完整的该事务记录，两阶段提交判定其未成功提交",
            "C": "无条件重做该事务的全部语句",
            "D": "丢弃所有日志，保持崩溃前内存状态"
          },
          "answer": "B",
          "explanation": "两阶段提交以“binlog 是否完整生成”作为提交裁决依据：若崩溃发生在 binlog 写入前（redo 仍停在 prepare / xa 状态未 commit），则恢复时判定该事务未成功提交，不重做，反而需要回滚其操作。所以 T1 被回滚，重做的是那些 binlog 完整的已提交事务。A、C 错误。"
        },
        {
          "index": 2,
          "type": "short_answer",
          "question": "恢复时，InnoDB 用哪个日志把 T1（未提交事务）的 INSERT 和 UPDATE 撤销回初始状态？请说明该日志记录的内容特征。",
          "answer": "使用 undo log 回滚 T1。undo log 记录的是事务修改前的旧值（逻辑逆操作，例如把 amount 从 900 改回 500、删除 INSERT 插入的 id=1 行），回滚时按逆序执行这些逻辑操作，使数据恢复到事务开始前的一致状态。",
          "explanation": "undo log 保存了修改前的旧值，用于把未提交事务的修改撤销。崩溃恢复在确认 T1 未提交后，沿 undo 链逆向执行，将 INSERT 的新行删除、把 amount 改回原值。重做已提交事务靠 redo log，而回滚未提交事务靠 undo log。",
          "keywords": [
            "undo log",
            "回滚",
            "旧值",
            "逆序"
          ],
          "scoring_rubric": "总分 4 分：答出用 undo log（1 分）；说明记录旧值/逆操作的特征（2 分）；说明回滚 INSERT/UPDATE 到原状（1 分）。"
        }
      ],
      "explanation": "本大题考察崩溃恢复时 redo/undo 的职责分工与两阶段提交裁决：binlog 完整则重做（redo），binlog 不完整则回滚（undo）。"
    },
    {
      "id": "cr-002",
      "type": "code_reading",
      "difficulty": 3,
      "tags": [
        "Buffer Pool",
        "脏页",
        "刷盘",
        "WAL",
        "持久性"
      ],
      "question": "请阅读下面描述 Buffer Pool 脏页刷盘流程的伪代码。",
      "code": "--   伪代码：处理一个批量 UPDATE 时脏页与 redo 的关系\nBUF_POOL.READ_PAGE(page_back; mem_page,P);\nmutmem.page.P: modify rows (rows 1..N0)      -- 只改内存，不落盘\nredo.write(mem_page.P 的物理变更) + fsync()  -- 先写日志(WAL)\nmark_page_dirty(P);                      -- 该页成为脏页\n-- 之后某时刻（checkpoint/后台刷脏）才做：\nflush_dirty_page(P) → 写入数据文件;  clear_dirty_flag(P);",
      "language": "text",
      "source": null,
      "related": [],
      "sub_questions": [
        {
          "index": 1,
          "type": "single_choice",
          "question": "根据上述流程，若在“flush_dirty_page(P)”执行前数据库崩溃，重启后最多丢失多少内容？",
          "options": {
            "A": "因为 redo 已先行持久化，数据不会丢失，重启后通过重放 redo 恢复该页修改",
            "B": "脏页 P 的所有修改全部丢失，无法恢复",
            "C": "丢失部分行，具体不可预测",
            "D": "整个数据库损坏需要重建"
          },
          "answer": "A",
          "explanation": "由于 redo log 在修改内存后立即（WAL）写盘并被 fsync 持久化，即使脏页 P 还未刷盘就崩溃，重启时也能通过扫描并重放 redo log 把该页的修改恢复，所以不会丢数据。这正是“先写日志再写数据”的意义所在，因此 A 正确。"
        },
        {
          "index": 2,
          "type": "short_answer",
          "question": "请解释：为什么脏页可以延迟批量刷盘而不破坏持久性？",
          "answer": "因为 WAL 已经保证：任何数据页修改在刷到磁盘之前，对应的 redo log 已持续化（先写日志后写数据）。因此即使有大量脏页还未写回数据文件，崩溃时也能通过重放 redo log 重建这些页的最新状态。延迟批量刷盘（checkpoint/后台刷脏）既保持持久性，又把多次小的随机写合并成大的顺序批量 IO，显著提升写性能。",
          "explanation": "持久性不依赖脏页及时刷盘，而依赖 redo log 先行持久化。批量刷盘牺牲的是脏页在内存的驻留时间，换取更高的 IO 效率，同时持久性完整保住。",
          "keywords": [
            "WAL",
            "redo log 先落盘",
            "重放恢复",
            "批量刷盘",
            "性能"
          ],
          "scoring_rubric": "总分 4 分：指出 WAL/redo 先行持久化（2 分）；说明崩溃可重放恢复（1 分）；说明延迟批量刷盘提升 IO 性能且不破坏持久性（1 分）。"
        }
      ],
      "explanation": "本大题考察 Buffer Pool 脏页 + WAL 的组合机制：内存改页、日志先行、延迟刷盘、崩溃重放。"
    },
    {
      "id": "cr-003",
      "type": "code_reading",
      "difficulty": 3,
      "tags": [
        "两阶段提交",
        "redo log",
        "binlog",
        "一致性"
      ],
      "question": "请阅读下面的两阶段提交流程描述。",
      "code": "-- SQL 段：事务 T 内做一次 UPDATE\nBEGIN;\nUPDATE accounts SET bal = bal - 100 WHERE id = 1;\nCOMMIT;\n-- InnoDB 内部（binlog  与 redo）协调时序：\n 1) 写 redo( prepare 阶段)          -- 暂不提交\n 2) 写 binlog（该事务的完整日志）     \n 3) 写 redo( commit 标记)           -- 事务正式提交",
      "language": "text",
      "source": null,
      "related": [],
      "sub_questions": [
        {
          "index": 1,
          "type": "single_choice",
          "question": "若崩溃恰好发生在“步骤 2 写完 binlog 之后、步骤 3 写 redo commit 之前”，重启后该事务应如何？",
          "options": {
            "A": "直接回滚，因为 redo 未 commit",
            "B": "判定为已提交并重做（因为 binlog 已完整，xid 存在），重新标记提交，保证主从一致",
            "C": "既不提交也不回滚，永久悬挂",
            "D": "丢弃该 UPDATE 的数据，但保留 binlog"
          },
          "answer": "B",
          "explanation": "这是两阶段提交设计的典型场景：只要 binlog 完整写入，就认为事务可以提交。恢复时会发现该事务 redo 处于 prepare 但 binlog 已包含此 xid，于是判定提交成立，对 redo 进行提交（commit），并重做其修改。这样主库重放后的数据与从库（从 binlog 复制）一致。A、C、D 均不符合该裁决逻辑。"
        },
        {
          "index": 2,
          "type": "short_answer",
          "question": "两阶段提交如何保证崩溃后 redo log 与 binlog 反映的事务集合一致？",
          "answer": "关键是以 binlog 作为一致性的“权威事务集合”。崩溃重启时扫描 redo 与 xa 事务状态：若某个事务在 binlog 中有完整记录，则判定为已提交（提交并重做）；若 binlog 中无完整记录，则判定未提交并回滚。这样“已提交”的事务集合在 redo 和 binlog 中完全一致，主库重放后与从库 binlog 重放结果一致，从根本上消除两日志不一致导致的主从不一致或 PITR 偏差。",
          "explanation": "两阶段提交通过在 redo 中区分 prepare/commit 阶段 + 以 binlog 为准的裁决，保证两日志在某时刻崩溃时仍能收敛到一致结果。",
          "keywords": [
            "以 binlog 为准",
            "已提交才重做",
            "未提交回滚",
            "主从一致",
            "xa 事务"
          ],
          "scoring_rubric": "总分 5 分：解释以 binlog 是否完整作为提交裁决（2 分）；说明完整则提交/重做（1 分）；不完整则回滚（1 分）；指出结果与理由主从/PPTR 一致（1 分）。"
        }
      ],
      "explanation": "本大题考察两阶段的“binlog 为准”裁决机制与崩溃后 redo/binlog 一致性保证。"
    },
    {
      "id": "cr-004",
      "type": "code_reading",
      "difficulty": 3,
      "tags": [
        "WAL",
        "写时序",
        "redo log",
        "持久性"
      ],
      "question": "请阅读下面的时序描述并作答。",
      "code": "-- 单事务提交时 InnoDB 的写时序（同步点）\n(1) 在 Buffer Pool 修改内存页 P（标记脏页）\n(2) 将该页的物理变更追加到 redo log buffer\n(3) 在事务提交时：将 redo buffer 写入 OS 缓存并 fsync 到磁盘\n(4) 然后根据 innodb_flush_log_at_trx_commit 取值决定何时 fsync\n(5) 数据页 P 仍留在内存，等待后续 checkpoint 刷盘",
      "language": "text",
      "source": null,
      "related": [],
      "sub_questions": [
        {
          "index": 1,
          "type": "single_choice",
          "question": "下列哪一条关于上述写时序的描述是正确的？",
          "options": {
            "A": "先写数据页 P 到磁盘，再写 redo log，此顺序是 WAL",
            "B": "数据页 P 同步立即刷盘，redo log 最后才写",
            "C": "先记录 redo log 并持久化（WAL），数据页 P 可延迟刷盘，从而保证崩溃可恢复",
            "D": "redo log 与数据页 P 必须同时在一个事务中写盘"
          },
          "answer": "C",
          "explanation": "该时序体现了正确的 WAL：redo log 在提交时持久化（步骤 3），数据页 P 在步骤 5 才延迟刷盘。只要 redo log 先落盘并安全，无论脏页何时刷，崩溃都可通过重放 redo 恢复。A 顺序说反；B、D 与延迟刷盘的 WAL 机制不符。"
        },
        {
          "index": 2,
          "type": "short_answer",
          "question": "为什么事务提交时只需把 redo log 落盘（而不必把对应数据页落盘），却仍能满足提交后的持久性？",
          "answer": "因为提交语义建立在 redo log 的持久化之上：只要 redo 记录已通过 fsync 写在磁盘，即使数据页尚未刷盘，一旦崩溃，InnoDB 重启后也能通过扫描并重放 redo log，把该页的修改恢复到数据文件，从而让已提交（已落 redo）的事务修改永不丢失。数据页落盘可以异步延迟执行，因此提交时只需 redo 落盘，既保证一次成持久性又避免每次 commit 都刷一整页的低效 IO。",
          "explanation": "持久性依赖 redo 的持久化而非脏页的当前状态，因此提交时可只 fsync redo，干净保证已提交数据可恢复。",
          "keywords": [
            "redo 持久化",
            "重放恢复",
            "脏页延迟刷",
            "提交即持久"
          ],
          "scoring_rubric": "总分 4 分：指出 redo 已持久化（1 分）；说明崩溃时重放 redo 可恢复该页（2 分）；说明避免低效/延迟刷盘（1 分）合计 4 分。"
        }
      ],
      "explanation": "本大题考察正确的 WAL 写时序：redo 先行持久化，脏页延迟刷盘，提交即持久依赖 redo。"
    },
    {
      "id": "cr-005",
      "type": "code_reading",
      "difficulty": 2,
      "tags": [
        "innodb_flush_log_at_trx_commit",
        "持久性",
        "性能",
        "配置"
      ],
      "question": "请阅读以下配置场景并作答。",
      "code": "-- Deep 场景（持续高压写入的 ETL 批量导入）\nSET GLOBAL innodb_flush_log_at_trx_commit = 0;\n-- 期间执行大量 INSERT/UPDATE，然后 MySQL 进程突然崩溃（未正常关机）",
      "language": "sql",
      "source": null,
      "related": [],
      "sub_questions": [
        {
          "index": 1,
          "type": "single_choice",
          "question": "崩溃重启后，最近约 1 秒内已提交的事务可能出现什么情况？",
          "options": {
            "A": "所有已提交事务完整保留，一个不丢",
            "B": "最近 1 秒内已提交但尚未刷盘的事务可能丢失（被回滚/未恢复），持久性被削弱",
            "C": "全部数据丢失，包括很久前已提交的",
            "D": "事务数据完全不受影响，只影响查询性能"
          },
          "answer": "B",
          "explanation": "innodb_flush_log_at_trx_commit=0 表示每 1 秒才刷一次 redo log 到磁盘（进程崩溃时未触发的同步点会丢接近 1 秒内的 redo）。因此最近约 1 秒内已“提交”但 redo 尚未落盘的事务，若进程崩溃，将无法通过 redo 恢复，从而缺失（属于主动牺牲持久性换取更高写入吞吐的场景）。A、C、D 与该配置下的行为不符。"
        },
        {
          "index": 2,
          "type": "short_answer",
          "question": "若将该参数改为 2，在“MySQL 进程崩溃”与“操作系统崩溃”两种情形下，已提交事务丢失情况分别如何？",
          "answer": "取值 2 时，redo 每次提交只写入（write，不 fsync）OS 缓存（Page Cache）。因此：MySQL 进程崩溃时，因 OS 仍存活，缓存中的 redo 不丢，已提交事务不丢失；但若是操作系统（或断电等导致缓存丢失）崩溃，则 OS 缓存中的 redo 也可能丢失近 1 秒已提交数据；若要绝对不丢则必须 set 1（每次 fsync）。",
          "explanation": "取值 2 写入 OS 缓存的语义：进程崩溃时 OS 缓存完好，数据不丢；OS 崩溃时缓存丢失可能丢接近 1 秒数据，严格持久性需 1。",
          "keywords": [
            "OS 缓存",
            "进程崩溃不丢",
            "OS 崩溃可能丢",
            "取值 1 严格"
          ],
          "scoring_rubric": "总分 4 分：说明 2 只写 OS 缓存不 fsync（1 分）；进程崩溃时不丢（1 分）；OS 崩溃可能丢近 1 秒（1 分）；严格需要=1（1 分）。"
        }
      ],
      "explanation": "本大题考察 innodb_flush_log_at_trx_commit 三取值的持久性与崩溃语义，特别对比 0、2 在不同崩溃类型下的数据差异。"
    }
  ]
}