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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概述

内存结构

Buffer Pool

Change Buffer

Adaptive Hash Index

Log Buffer

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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 Pool、Change Buffer、AdaptiveHash Index、 Log 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。

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END 

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学习自：黑马程序员——MySQL数据库课程