mysql innodb 之 buffer pool

1 buffer pool 是什么

buffer pool为内存中的一个数据块，主要由三部分组成：
1）缓存中的数据页–存储业务数据，大小和磁盘中的数据页大小一样，均为16K。
注：缓冲池和磁盘之间进行数据交换的单位是-数据页
2）数据描述区域，也称为控制块，记录缓存数据页的元数据信息：包括数据页所属表空间、数据页编号、数据页在buffer pool中的地址、锁信息、LSN信息等。控制块大小800K左右，为缓存页大小的5%左右。
3）三个链表：LRU链表、free链表、flush链表
其中，控制块和数据页一一对应

2.buffer pool 初始化

mysql server 启动后，按照比配置信息 innodb_buffer_pool_size 设置的值大一些的空间进行内存申请，
原因是多出的空间是为了存储控制块的信息。

3 修改缓冲池大小配置，配置参数 innodb_buffer_pool_size

更改此配置信息会修改缓冲池的大小，此操作是以块(chunk)的方式进行，一个chunk默认值为128M，
通过配置参数 innodb_buffer_pool_chunk_size 进行控制。因此，innodb_buffer_pool_size的设置应该为
innodb_buffer_pool_chunk_size的整数倍，且为了避免潜在的性能问题，innodb_buffer_pool_size/innodb_buffer_pool_chunk_size<1000（官方文档指出，原因未明）
innodb_buffer_pool_size = innodb_buffer_pool_chunk_size * innodb_buffer_pool_instances*N（N>=1）

每次调整innodb_buffer_pool_size的大小，可以看成以innodb_buffer_pool_chunk_size为单位内存的增加或者释放。

4 缓冲池实例配置，配置参数 buffer pool instance

通过 innodb_buffer_pool_instances 来设置 buffer pool实例的个数
当可用内存足够大的时候，设置单个实例的buffer pool的内存区域尽管足够大，但是当多线程同时访问/操作同一个数据块时，
必然会加锁等待，导致性能降低。因此可以通过设置多个instance来缓解多线程处理时的性能问题。

5 链表介绍

5.1 free链表

当执行读写操作的时候硬盘中的数据页会加载到buffer pool的数据页中，当buffer pool中的数据页持久化到硬盘中时，
这些数据页又会被释放出来。
那么如何识别buffer pool中哪些数据页是空闲的，比较笨的方法是遍历所有的数据页，会造成性能问题。
而free链表则是用来记录buffer pool中所有的空闲数据页，free链表是一个双向链表，由每个数据页的控制块组成，每个控制块
有两个指针，free_pre:指向上一个空闲数据页，free_nexe:指向下一个空闲数据页

当某一空闲页加载数据后，则将该控制块对应的free节点从free链表中移除

5.2 LRU链表

innodb buffer pool对LRU算法进行了改进，将链表分为两块区域，一块是热区（高频访问的数据），
另一块是冷区（低频访问的数据）

5.3 flush链表

脏页：当执行写入操作时，首先会将数据写入到缓冲区，此时缓冲区的数据和磁盘中的数据不一致，不一致的数据页即为脏页。
产生了脏页，就要刷新磁盘–刷脏，那么如何确定那些缓冲区的数据页是脏页，将所有的数据页全部刷到磁盘中是一种解决方案，
但无疑是比较傻的，也比较消耗性能。
此时就用到flush链表，和free链表类似，是一个双向链表，在控制块中存在两个指针，分别指向上一个脏页和下一个脏页