一、什麼是WAL?

WAL的全稱是Write Ahead Logging,它是很多資料庫中用於實現原子事務的一種機制,SQLite在3.7.0版本引入了該特性。

二、WAL如何工作?

在引入WAL機制之前,SQLite使用rollback journal機制實現原子事務。

rollback journal機制的原理是:在修改資料庫檔案中的資料之前,先將修改所在分頁中的資料備份在另外一個地方,然後才將修改寫入到資料庫檔案中;如果事務失敗,則將備份資料拷貝回來,撤銷修改;如果事務成功,則刪除備份資料,提交修改。

WAL機制的原理是:修改並不直接寫入到資料庫檔案中,而是寫入到另外一個稱為WAL的檔案中;如果事務失敗,WAL中的記錄會被忽略,撤銷修改;如果事務成功,它將在隨後的某個時間被寫回到資料庫檔案中,提交修改。

同步WAL檔案和資料庫檔案的行為被稱為checkpoint(檢查點),它由SQLite自動執行,預設是在WAL檔案積累到1000頁修改的時候;當然,在適當的時候,也可以手動執行checkpoint,SQLite提供了相關的介面。執行checkpoint之後,WAL檔案會被清空。

在讀的時候,SQLite將在WAL檔案中搜索,找到最後一個寫入點,記住它,並忽略在此之後的寫入點(這保證了讀寫和讀讀可以並行執行);隨後,它確定所要讀的資料所在頁是否在WAL檔案中,如果在,則讀WAL檔案中的資料,如果不在,則直接讀資料庫檔案中的資料。

在寫的時候,SQLite將之寫入到WAL檔案中即可,但是必須保證獨佔寫入,因此寫寫之間不能並行執行。

WAL在實現的過程中,使用了共享記憶體技術,因此,所有的讀寫程序必須在同一個機器上,否則,無法保證資料一致性。

三、WAL的優點與缺點

優點:

1.讀和寫可以完全地併發執行,不會互相阻塞(但是寫之間仍然不能併發)。
2.WAL在大多數情況下,擁有更好的效能(因為無需每次寫入時都要寫兩個檔案)。
3.磁碟I/O行為更容易被預測。

缺點:

1.訪問資料庫的所有程式必須在同一主機上,且支援共享記憶體技術。
2.每個資料庫現在對應3個檔案:<yourdb>.db,<yourdb>-wal,<yourdb>-shm。
3.當寫入資料達到GB級的時候,資料庫效能將下降。
4.3.7.0之前的SQLite無法識別啟用了WAL機制的資料庫檔案。

四、WAL引入的相容性問題

在啟用了WAL之後,資料庫檔案格式的版本號由1升級到了2,因此,3.7.0之前的SQLite無法識別啟用了WAL機制的資料庫檔案。

禁用WAL會使資料庫檔案格式的版本號恢復到1,從而可以被SQLite 3.7.0之前的版本識別。

五、WAL引入的效能問題

在一般情況下,WAL會提高SQLite的事務效能;但是在某些極端情況下,卻會導致SQLite事務效能的下降。

1.在事務執行時間較長或者要修改的資料量達到GB級的時候,WAL檔案會被佔用,它會暫時阻止checkpoint的執行(checkpoint會清空WAL檔案),這將導致WAL檔案變得很大,增加定址時間,最終導致讀寫效能的下降。
2.當checkpoint執行的時候,會降低當時的讀寫效能,因此,WAL可能會導致週期性的效能下降。

六、與WAL相關的PRAGMA和介面

複製程式碼程式碼如下:

PRAGMA journal_mode
PRAGMA wal_checkpoint
PRAGMA wal_autocheckpoint
sqlite3_wal_checkpoint
sqlite3_wal_autocheckpoint
sqlite3_wal_hook