MySQL-InnoDB内存数据对象

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作者：刘仁鹏
参考资料：《MySQL技术内幕：InnoDB存储引擎》

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1.序言

• InnoDB允许有多个缓冲池实例，每个页根据哈希值平均分配到不同的缓冲池实例中，以减少数据库内部的资源竞争，可以通过参数innodb_buffer_pool_instances来进行配置
• 可通过SHOW ENGIN INNODB STATUS或INNODB_BUFFER_POOL_STATUS来观察缓冲的状态

SHOW ENGINE INNODB STATUS\G

SELECT POOL_ID, POOL_SIZE, FREE_BUFFERS, DATABASE_PAGES FROM INNODB_BUFFER_POOL_STATUS\G

图：InnoDB内存数据对象

nnnn.png-94.8kB

2.具体实现

1.LRU List、Free List、Flush List

LRU列表

• 数据库中的缓冲池是通过LRU（Latest Recent Used）算法来进行管理的。即：最频繁使用的页在LRU列表的前端，最少使用的页在LRU列表的尾端
• 缓冲池中页的默认大小为16KB
• InnoDB对传统LRU算法做了优化，加入了midpoint位置（midpoint insertion strategy）。即新读取到的页，并不直接放到LRU列表的首部，而是放到midpoint位置
• 默认配置下，该位置在LRU列表长度的5/8处，midpoint位置可由参数innodb_old_blocks_pct控制
• 这么做的目的是为了避免批量数据查询操作将LRU列表中的真实热点数据刷出
• 为进一步解决批量操作刷出热点数据的问题，InnoDB还提供了innodb_old_blocks_time来表示页读取到mid位置后，需要等待多久才会被加入到LRU列表的热端。因此可在批量操作前将该值设大，操作完毕后再将该值设小。

Free列表

• 当需要从缓冲池中分页时，会首先从Free列表中查找是否有可用的空闲页。如有，则将该页从Free列表中删除，放入LRU列表中。否则，淘汰LRU列表末尾的页，将该内存空间分配给新的页。
• 观察方式：

SHOW ENGINE INNODB STATUS\G

SELECT POOL_ID, HIT_RATE, PAGES_MADE_YOUNG, PAGES_NOT_MADE_YOUNG FROM information_schema.INNODB_BUFFER_POOL_STATUS\G

SELECT TABLE_NAME, SPACE, PAGE_NUMBER, PAGE_TYPE FROM INNODB_BUFFER_PAGE_LRU WHERE SPACE = 1;

• InnoDB支持压缩页的功能，将原本16KB的页压缩到1KB、2KB、4KB、8KB
• 对于压缩页（非16KB的页），是通过unzip_LRU列表进行管理的。可通过SHOW ENGINE INNODB STATUS命令的unzip_LRU len查看。注意，unzip_LRU len是包含于LRU len的
• unzip_LRU列表对不同大小的压缩页进行分别管理，通过伙伴算法分配内存

Flush列表

• 在LRU列表中的页被修改后，称该页为脏页，即缓冲池中的页和磁盘上的页的数据产生了不一致，这时数据库会通过CHECKPOINT机制将脏页刷新回磁盘，而Flush列表中的页即为脏页列表
• 注意：脏页既存在于LRU列表中，也存在在Flush列表中。LRU列表用来保证可用性，Flush列表用来保证一致性，二者互不影响
• 通过元数据表INNODB_BUFFER_PAGE_LRU查看脏页时要加OLDEST_MODIFICATION > 0的查询条件

2.重做日志缓冲

• InnoDB存储引擎首先将重做日志信息放到这个缓冲区，然后按一定频率刷新到重做日志文件
• 重做日志缓冲大小默认为8M，可通过参数innodb_log_buffer_size控制。确保每秒产生的事务量在这个缓冲大小之内即可
• 重做日志在以下三种情况下会将缓存刷到磁盘：

1. Master每秒刷一次
2. 每个事务提交时刷一次
3. 重做日志缓冲剩余空间小于1/2时刷一次

3.额外的内存池

• 在对一些数据结构本身的内存进行分配时，需要从额外的内存池中进行申请，当该区域内存不够时，会从缓冲池中申请
• 例如：

1. 每个缓冲池中的帧缓冲
2. 对应的缓冲控制对象（这些对象记录了一些诸如LRU、锁、等待等信息）

• 在申请了很大的InnoDB缓冲池时，也应考虑相应的增加额外内存池的大小