InnoDB关键特性-异步IO、刷新邻接页

一、IO分类

1）同步IO（Sync IO）,即每次IO操作，需要等待此次操作结束后，才能继续接下来的操作；
2）AIO（Asynchornous IO），发出一个IO请求后立即发出另外一个IO请求，当全部的IO请求发布完成后，等待所有的IO操作完成；
3）Native AIO,内核级别提供的异步IO支持；

二、异步IO

2.1 异步IO解决了什么问题

若没进行一次IO操作，需要等待此次操作结束后才能继续接下来的操作。如果用户发出的是一条索引扫描的查询，那么这条SQL查询语句可能需要扫描多个索引页，即多次进行IO操作，在每扫描一个页完成后，再扫描另外一个页，这是完全没有必要的。
用户可以发出一个IO请求后，立即发出另外一个IO请求，当全部的IO请求发送完毕后，等待所有的IO操作完成，这就是AIO。

2.2 IO合并（IO Merge）

AIO另外一个优势就是可以进行IO Merge操作，也就是将多个IO合并为一个IO操作，可以提高IOPS性能。例如用户需要访问页的（page, page_no）为：
（8，6），（8，7），（8，8）
每个页的大小为16K,那么需要同步IO进行3次IO操作。而AIO会判断这三个页是否是连续的，若是。因此AIO底层会发送一个IO请求，从（8，6）开始读取，读取48K的页。

三、Native AIO

在InnoDB1.1.x之前，AIO是通过InnoDB存储引擎的代码来模拟实现的。而从InnoDB1.1.x开始，提供了内核级别的AIO的支持，成为Native AIO。Windows和Linux默认支持Native IO。

3.1 启用Native AIO开关

参数innodb_use_native_aio用来控制是否启用Native AIO，在Linux操作系统下，默认值为ON：

mysql> SHOW VARIABLES LIKE'innodb_use_native_aio';
+-----------------------+-------+
| Variable_name         | Value |
+-----------------------+-------+
| innodb_use_native_aio | ON    |
+-----------------------+-------+

3.2 性能的提升

用户可以通过开启和关闭Native AIO功能来比较InnoDB性能的提升。官方的测试显示，启用Native AIO，恢复速度可以提高75%。

3.3 AIO使用的场景

在InnoDB存储引擎中，read ahead方式的读取都是通过AIO完成，脏页的刷新，即磁盘的写入操作则全部由AIO完成。

四、刷新邻接页

4.1 刷新邻接页的原理

当没刷新一个脏页时，InnoDB存储引擎会检测该页所在的区（extent）的所有页，是否是脏页。如果是脏页，那么一起刷新。

4.2 刷新邻接页的优势

1）AIO可以将多个IO的写入操作合并成一个IO操作。故在传统的机械磁盘下有着显著的优势

4.3 刷新邻接页的不足

1）是否可能不需要将脏页进行写入，而这个脏页写入之后，又很快变成了脏页；
2）固态硬盘有较高的IOPS,是否需要这个特性；

4.4 参数控制

控制开关：innodb_flush_neighbors

mysql> show variables like '%neigh%';
+------------------------+-------+
| Variable_name          | Value |
+------------------------+-------+
| innodb_flush_neighbors | 1     |　　#默认刷新邻接页功能开启
+------------------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

0，表示关闭刷新邻接页
1、表示打开了刷新邻接页的功能，顺带着刷新在 buffer pool 中位于磁盘上相同的 extend 区的相邻的脏页。
2 ，表示刷新在 buffer pool 中位于磁盘上相同的 extend 区的脏页。