SQLite中的WAL機(jī)制詳細(xì)介紹
一、什么是WAL？
WAL的全稱是Write Ahead Logging，它是很多數(shù)據(jù)庫中用于實(shí)現(xiàn)原子事務(wù)的一種機(jī)制，SQLite在3.7.0版本引入了該特性。
二、WAL如何工作？
在引入WAL機(jī)制之前，SQLite使用rollback journal機(jī)制實(shí)現(xiàn)原子事務(wù)。
rollback journal機(jī)制的原理是：在修改數(shù)據(jù)庫文件中的數(shù)據(jù)之前，先將修改所在分頁中的數(shù)據(jù)備份在另外一個(gè)地方，然后才將修改寫入到數(shù)據(jù)庫文件中；如果事務(wù)失敗，則將備份數(shù)據(jù)拷貝回來，撤銷修改；如果事務(wù)成功，則刪除備份數(shù)據(jù)，提交修改。
WAL機(jī)制的原理是：修改并不直接寫入到數(shù)據(jù)庫文件中，而是寫入到另外一個(gè)稱為WAL的文件中；如果事務(wù)失敗，WAL中的記錄會(huì)被忽略，撤銷修改；如果事務(wù)成功，它將在隨后的某個(gè)時(shí)間被寫回到數(shù)據(jù)庫文件中，提交修改。
同步WAL文件和數(shù)據(jù)庫文件的行為被稱為checkpoint（檢查點(diǎn)），它由SQLite自動(dòng)執(zhí)行，默認(rèn)是在WAL文件積累到1000頁修改的時(shí)候；當(dāng)然，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，也可以手動(dòng)執(zhí)行checkpoint，SQLite提供了相關(guān)的接口。執(zhí)行checkpoint之后，WAL文件會(huì)被清空。
在讀的時(shí)候，SQLite將在WAL文件中搜索，找到最后一個(gè)寫入點(diǎn)，記住它，并忽略在此之后的寫入點(diǎn)（這保證了讀寫和讀讀可以并行執(zhí)行）；隨后，它確定所要讀的數(shù)據(jù)所在頁是否在WAL文件中，如果在，則讀WAL文件中的數(shù)據(jù)，如果不在，則直接讀數(shù)據(jù)庫文件中的數(shù)據(jù)。
在寫的時(shí)候，SQLite將之寫入到WAL文件中即可，但是必須保證獨(dú)占寫入，因此寫寫之間不能并行執(zhí)行。
WAL在實(shí)現(xiàn)的過程中，使用了共享內(nèi)存技術(shù)，因此，所有的讀寫進(jìn)程必須在同一個(gè)機(jī)器上，否則，無法保證數(shù)據(jù)一致性。
三、WAL的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
1.讀和寫可以完全地并發(fā)執(zhí)行，不會(huì)互相阻塞（但是寫之間仍然不能并發(fā)）。
2.WAL在大多數(shù)情況下，擁有更好的性能（因?yàn)闊o需每次寫入時(shí)都要寫兩個(gè)文件）。
3.磁盤I/O行為更容易被預(yù)測(cè)。
缺點(diǎn)：
1.訪問數(shù)據(jù)庫的所有程序必須在同一主機(jī)上，且支持共享內(nèi)存技術(shù)。
2.每個(gè)數(shù)據(jù)庫現(xiàn)在對(duì)應(yīng)3個(gè)文件：<yourdb>.db，<yourdb>-wal，<yourdb>-shm。
3.當(dāng)寫入數(shù)據(jù)達(dá)到GB級(jí)的時(shí)候，數(shù)據(jù)庫性能將下降。
4.3.7.0之前的SQLite無法識(shí)別啟用了WAL機(jī)制的數(shù)據(jù)庫文件。
四、WAL引入的兼容性問題
在啟用了WAL之后，數(shù)據(jù)庫文件格式的版本號(hào)由1升級(jí)到了2，因此，3.7.0之前的SQLite無法識(shí)別啟用了WAL機(jī)制的數(shù)據(jù)庫文件。
禁用WAL會(huì)使數(shù)據(jù)庫文件格式的版本號(hào)恢復(fù)到1，從而可以被SQLite 3.7.0之前的版本識(shí)別。
五、WAL引入的性能問題
在一般情況下，WAL會(huì)提高SQLite的事務(wù)性能；但是在某些極端情況下，卻會(huì)導(dǎo)致SQLite事務(wù)性能的下降。
1.在事務(wù)執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)或者要修改的數(shù)據(jù)量達(dá)到GB級(jí)的時(shí)候，WAL文件會(huì)被占用，它會(huì)暫時(shí)阻止checkpoint的執(zhí)行（checkpoint會(huì)清空WAL文件），這將導(dǎo)致WAL文件變得很大，增加尋址時(shí)間，最終導(dǎo)致讀寫性能的下降。
2.當(dāng)checkpoint執(zhí)行的時(shí)候，會(huì)降低當(dāng)時(shí)的讀寫性能，因此，WAL可能會(huì)導(dǎo)致周期性的性能下降。
六、與WAL相關(guān)的PRAGMA和接口
PRAGMA journal_mode
PRAGMA wal_checkpoint
PRAGMA wal_autocheckpoint
sqlite3_wal_checkpoint
sqlite3_wal_autocheckpoint
sqlite3_wal_hook
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