详解Innodb一次更新事物的执行过程

        InnoDB 的事务更新过程是一个精心设计的机制，确保数据的 ACID 特性（原子性、一致性、隔离性和持久性）。下面我将详细解析一次完整的事务更新过程：

1. 事务启动

• 分配事务 ID：事务开始时，系统为事务分配一个唯一的事务 ID（trx_id）。

• 创建 ReadView（隔离级别为 Repeatable Read 时）：事务首次读操作时会生成一个 ReadView，用于判断数据的可见性（基于活跃事务列表）。

2. 执行 UPDATE 操作

2.1 定位目标数据行

• 通过索引查找数据：

  • 根据 WHERE 条件，通过聚簇索引（主键索引）或二级索引或者全表扫描找到目标数据行。

  • 如果是二级索引，需要回表到聚簇索引获取完整数据行。

2.2 加锁

• 行级锁（X 锁）：

  • 对目标数据行加 排他锁（X 锁），阻止其他事务修改或加锁。

  • 如果隔离级别是可重复读，还会对相邻的间隙加 间隙锁（Gap Lock），防止幻读。

2.3 生成 Undo Log

• 记录旧版本数据：

  • 将修改前的数据（旧版本）写入 undo log，用于事务回滚和 MVCC。

  • 数据行的隐藏字段 roll_pointer 指向 undo log 中的旧版本记录，形成版本链。

2.4 修改数据页

• 更新 Buffer Pool：

  • 在内存的 Buffer Pool 中修改数据页，生成新的数据版本。

  • 新数据行的隐藏字段 trx_id 设置为当前事务的 ID。

2.5 生成 Redo Log

• 记录物理修改：

  • 将数据页的物理修改（如页号、偏移量、修改内容）写入 redo log buffer。

  • redo log 是顺序写入的物理日志，用于崩溃恢复。

3. 事务提交（COMMIT）

3.1 刷写 Redo Log

• 保证持久性：

  • 将 redo log buffer 中的日志刷盘（fsync）。

  • 通过参数 innodb_flush_log_at_trx_commit 控制刷盘策略：

    • =1：每次提交都刷盘（默认，保证持久性）。

    • =0：每秒刷盘（可能丢失 1 秒数据）。

    • =2：写入 OS 缓存，不保证立即刷盘。

3.2 释放锁

• 行锁与间隙锁：

  • 释放事务持有的所有行级锁和间隙锁。

  • 其他被阻塞的事务可以继续执行。

3.3 清理资源

• 标记事务结束：

  • 将事务状态标记为已提交，ReadView 失效（后续事务不再依赖该事务的可见性）。

  • 延迟清理 undo log（可能被其他事务的 MVCC 读操作依赖）。

3.4 写入 Binlog（可选）

• 主从复制：

  • 如果启用了二进制日志（binlog），在提交阶段通过 两阶段提交（2PC） 保证 redo log 和 binlog 的一致性。详解Mysql redo log与binlog的两阶段提交（2PC）

4. 事务回滚（ROLLBACK）

• 反向执行 Undo Log：

  • 根据 undo log 中的旧版本数据，将数据页恢复到事务开始前的状态。

• 释放锁：

  • 释放所有行锁和间隙锁。

• 清理事务状态：

  • 标记事务为已回滚，删除相关的 undo log（若无其他事务依赖）。

5. 关键机制详解

5.1 锁机制

• 行锁（Record Lock）：

  • 确保同一行数据不会被多个事务同时修改。

  • 通过 SHOW ENGINE INNODB STATUS 可查看锁信息。

• 间隙锁（Gap Lock）：

  • 在可重复读隔离级别下，锁定索引范围，防止其他事务插入数据（解决幻读）。

 5.2 Redo Log 与 Undo Log

• Redo Log：

  • 物理日志，记录页的修改。

  • 顺序写入，崩溃恢复时重放未刷盘的修改。

• Undo Log：

  • 逻辑日志，记录反向 SQL（如 UPDATE 对应 DELETE）。

  • 支持事务回滚和 MVCC 的版本链。

5.3 MVCC 与版本链

• 数据版本链：

  • 每条记录的隐藏字段 trx_id 和 roll_pointer 指向 undo log 中的旧版本。

• ReadView：

  • 包含活跃事务 ID 列表（m_ids），用于判断数据版本是否可见。

  • 可见性规则：

    • 如果数据行的 trx_id < 最小活跃事务 ID，则可见。

    • 如果数据行的 trx_id 在活跃事务列表中，不可见。

    • 如果数据行的 trx_id 是当前事务自身，可见。

6. 示例：一次 UPDATE 的完整流程

假设执行以下 SQL：

UPDATE user SET name = 'Alice' WHERE id = 1;

• 事务启动：

  • 分配 trx_id=100，生成 ReadView（活跃事务列表为空）。

• 查找数据行：

  • 通过主键索引找到 id=1 的数据行，当前 trx_id=90（已提交）。

• 加锁：

  • 对 id=1 的行加 X 锁，并加间隙锁（如果需要）。

• 生成 Undo Log：

  • 记录旧值 name='Bob'，roll_pointer 指向该 undo log。

• 修改数据页：

  • 在 Buffer Pool 中将 name 改为 Alice，trx_id 设置为 100。

• 生成 Redo Log：

  • 记录页修改的物理操作到 redo log buffer。

• 事务提交：

  • 刷写 redo log 到磁盘，释放锁，标记事务完成。

7. 性能优化点

• 减少锁冲突：

  • 使用索引优化查询条件，缩小加锁范围。

• 合理设置隔离级别：

  • 在 Read Committed 下，间隙锁较少，但可能牺牲一致性。

• 批量提交：

  • 合并多个操作为一个事务，减少 redo log 刷盘次数。

• 调整 redo log 大小：

  • 增大 innodb_log_file_size 减少刷盘频率。