MySQL数据库——InnoDB引擎-架构-内存结构(Buffer Pool、Change Buffer、Adaptive Hash Index、Log Buffer)

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简介: MySQL数据库——InnoDB引擎-架构-内存结构(Buffer Pool、Change Buffer、Adaptive Hash Index、Log Buffer)

概述

MySQL5.5版本开始,默认使用InnoDB存储引I擎,它擅长事务处理,具有崩溃恢复特性,在日常开发中使用非常广泛。下面是InnoDB架构图,左侧为内存结构,右侧为磁盘结构。

内存结构

在左侧的内存结构中,主要分为这么四大块儿:Buffer PoolChange BufferAdaptiveHash IndexLog Buffer。接下来介绍一下这四个部分。

Buffer Pool

InnoDB存储引擎基于磁盘文件存储,访问物理硬盘和在内存中进行访问,速度相差很大,为了尽可能弥补这两者之间的I/O效率的差值,就需要把经常使用的数据加载到Buffer Pool(缓冲池)中,避免每次访问都进行磁盘I/O。


在InnoDB的缓冲池中不仅缓存了索引顶和数据页,还包含了undo页、插入缓存、自适应哈希索引以及InnoDB的锁信息等等。缓冲池BufferPool,是主内存中的一个区域,里面可以缓存磁盘上经常操作的真实数据,在执行增删改查操作时,先操作缓冲池中的数据(若缓冲池没有数据,则从磁盘加载并缓存),然后再以一定频率刷新到磁盘,从而减少磁盘IO,加快处理速度。


缓冲池以Page页为单位,底层采用链表数据结构管理Page。根据状态,将Page分为三种类型:


  • free page:空闲page,未被使用。
  • clean page:被使用page,数据没有被修改过。
  • dirty page:脏页,被使用page,数据被修改过,页中数据与磁盘的数据产生了不一致。

在专用服务器上,通常将多达80%的物理内存分配给缓冲池。


参数设置:show variableslike 'innodb_buffer_pool_size';

Change Buffer

Change Buffer,更改缓冲区(针对于非唯一二级索引页),在执行DML语句(增删改数据)时,如果这些数据Page没有在Buffer Pool中,不会直接操作磁盘,而会将数据变更存在更改缓冲区Change Buffer中,在未来数据被读取时,再将数据合并恢复到Buffer Pool中,再将合并后的数据刷新到磁盘中。


ChangeBuffer的意义是什么呢? 先来看一幅图,这个是二级索引的结构图:

与聚集索引不同,二级索引通常是非唯一的,并且以相对随机的顺序插入二级索引。同样,删除和更新可能会影响索引树中不相邻的二级索引页,如果每一次都操作磁盘,会造成大量的磁盘IO。有了Change Buffer之后,我们可以在缓冲池中进行合并处理,减少磁盘IO。

Adaptive Hash Index

自适应hash索引,用于优化对Buffer Pool数据的查询。MySQL的innoDB引擎中虽然没有直接支持hash索引,但是给我们提供了一个功能,就是自适应hash索引。因为前面提到过,hash索引在进行等值匹配时,一般性能是要高于B+树的,因为hash索引一般只需要一次Io即可,而B+树,可能需要几次匹配,所以hash索引的效率要高,但是hash索引又不适合做范围查询、模糊匹配等。


InnoDB存储引擎会监控对表上各索引页的查询,如果观察到在特定的条件下hash索引可以提升速度,则建立hash索引,称之为自适应hash索引。


自适应哈希索引,无需人工干预,是系统根据情况自动完成。


参数:: adaptive_hash_index

Log Buffer

Log Buffer:日志缓冲区,用来保存要写入到磁盘中的 log日志数据(redo log、undo log),默认大小为16MB,日志缓冲区的日志会定期刷新到磁盘中。如果需要更新、插入或删除许多行的事务,增加日志缓冲区的大小可以节省磁盘 I/0。


参数:


innodb_log_buffer_size:缓冲区大小


innodb_flush_log_at_trx_commit:日志刷新到磁盘时机,取值主要包含以下三个:

  • 1:日志在每次事务提交时写入并刷新到磁盘,默认值。
  • 0:每秒将日志写入并刷新到磁盘一次。
  • 2:日志在每次事务提交后写入,并每秒刷新到磁盘一次。


END



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