面试题：SQLite WAL模式数据一致性在崩溃恢复场景下的实现细节

Question

在SQLite WAL模式下，假设系统发生崩溃，从崩溃恢复过程中，数据库是怎样依据WAL日志来保证数据一致性的？请详细说明相关的机制和步骤。

Answer 1

1. WAL模式简介：
   • 在SQLite的WAL（Write - Ahead Logging）模式下，写操作不会直接修改数据库文件，而是将修改记录写入到一个WAL日志文件中。
2. 崩溃恢复机制：
   • 检查点机制：
     • SQLite会定期或在特定条件下执行检查点操作。检查点操作会将WAL日志中已提交的修改合并到数据库文件中，并截断WAL日志。
     • 在系统崩溃前，最近一次检查点操作之后的WAL日志记录了尚未合并到数据库文件的修改。
   • 崩溃恢复步骤：
     • 重新打开数据库：当系统从崩溃中恢复并重新打开数据库时，SQLite会首先定位到WAL日志文件。
     • 分析WAL日志：
       • SQLite会扫描WAL日志，识别出所有已提交的事务记录。每个事务在WAL日志中有其特定的标记和记录格式。
       • 对于已提交的事务，SQLite会按照日志记录中的操作顺序，重新应用这些修改到数据库文件中。例如，如果日志记录了对某张表中某条记录的更新操作，SQLite会执行该更新，将数据库文件恢复到崩溃前已提交事务结束时的状态。
     • 清理WAL日志：
       • 在成功将所有已提交事务的修改应用到数据库文件后，SQLite会截断WAL日志，丢弃那些已经重新应用的日志记录，使得WAL日志回到一个初始的干净状态，为后续的写操作做好准备。
     • 处理未提交事务：
       • WAL日志中未提交的事务记录会被忽略。因为这些事务在崩溃前没有完成提交，其修改不应该被持久化到数据库中，从而保证了数据的一致性，只保留崩溃前已提交的正确数据状态。