從MySQL5.5版本開始默認(rèn)使用InnoDB作為引擎，它擅長(zhǎng)處理事務(wù)，具有自動(dòng)崩滿恢復(fù)的特性，在日常開發(fā)中使用非常廣泛，下面是言方的InnoDB引擎美構(gòu)圖，主要分為內(nèi)存結(jié)構(gòu)和磁盤結(jié)構(gòu)兩大部分。?

?內(nèi)存結(jié)構(gòu)主要包括Buffer Pool、Change Buffer、Adaptive Hash Index和Log Buffer四大組件。
Buffer Pool：緩沖池，簡(jiǎn)稱BP。BP以Page頁為單位，默認(rèn)大小16K，BP的底層采用鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)管理Page。在InnoDB訪問表記錄和索引時(shí)會(huì)在Page頁中緩存，以后使用可以減少磁盤IO操作，提升效率。

緩沖池簡(jiǎn)單來說就是一塊內(nèi)存區(qū)域，通過內(nèi)存的速度來彌補(bǔ)磁盤速度較慢對(duì)數(shù)據(jù)庫性能的影響。在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行讀取頁的操作，首先將從磁盤讀到的頁存放在緩沖池中，這個(gè)過程稱為將頁"FIX"在緩沖池中。下一次再讀取相同的頁時(shí)，首先判斷該頁是否在緩沖池中。若在緩沖池中，稱該頁在緩沖池中被命中。直接讀取該頁。否則讀取磁盤上的頁。對(duì)于數(shù)據(jù)庫中頁的修改操作，則首先修改在緩沖池中的頁，然后再以一定的頻率刷新到磁盤上。這里需要注意的是，頁從緩沖池刷新回磁盤的操作并不是每次頁發(fā)生更新時(shí)觸發(fā)，而是通過一種稱為Checkpoint的機(jī)制刷新回磁盤。同樣這也是為了提高數(shù)據(jù)庫的整體性能。

對(duì)于innodb存儲(chǔ)引擎而言，其緩沖池的配置通過參數(shù)innodb_buffer_ pool_size來設(shè)置。這是影響innodb性能的關(guān)鍵參數(shù)。具體來看，緩沖池中緩存的數(shù)據(jù)頁類型有:索引頁，數(shù)據(jù)頁，undo頁，插入緩沖(insert buffer)，自適應(yīng)哈希索引(adaptive hash index)，innodb存儲(chǔ)的鎖信息(lock info)，數(shù)據(jù)字典信息(data dictionary）等。不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為，緩沖池只是緩存索引頁和數(shù)據(jù)頁，它們只是占緩沖池很大的一部分而已。

Page管理機(jī)制
? Page根據(jù)狀態(tài)可以分為三種類型：
? ? ?·free page：空閑page，未被使用
? ? ?·clean page：被使用page，數(shù)據(jù)沒有被修改過
? ? ?·dirty page：臟頁，被使用page，數(shù)據(jù)被修改過，頁中數(shù)據(jù)和磁盤的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了不一致

針對(duì)上述三種page類型，InnoDB通過三種鏈表結(jié)構(gòu)來維護(hù)和管理
? ? ·free list：表示空閑緩沖區(qū)，管理free page
? ? ·flush list：表示需要刷新到磁盤的緩沖區(qū)，管理dirty page，內(nèi)部page按修改時(shí)間排序。臟頁即? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?存在你flush鏈表，也在LRU鏈表中，但是兩種互不影響，LRU鏈表負(fù)責(zé)管理page的? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?可用性和釋放，而flush鏈表負(fù)責(zé)管理臟頁的刷盤操作。
? ? ·Iru list：表示正在使用的緩沖區(qū)，管理clean page和dirty page，緩沖區(qū)以midpoint為基點(diǎn)，前? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 面鏈表稱為new列表區(qū)，存放經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)，占63%；后面的鏈表稱為old列表區(qū)，? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 存放使用較少數(shù)據(jù)，占37%。
改進(jìn)型LRU算法維護(hù)
? ? 普通LRU：未尾淘汰法，新數(shù)據(jù)從鏈表頭部加入，釋放空間時(shí)從未尾淘汰
? ? 改性LRU：鏈表分為new和old兩個(gè)部分，加入元素時(shí)并不是從表頭插入，而是從中間midpoint? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?位置插入，如果數(shù)據(jù)很快被訪問，那么page就會(huì)向new列表頭部移動(dòng)，如果數(shù)據(jù)沒? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?有被訪問，會(huì)逐步向old尾部移動(dòng)，等待淘汰。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?每當(dāng)有新的page數(shù)據(jù)讀取到buffer pool時(shí)，InnoDb引擎會(huì)判斷是否有空閑頁，是否? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?足夠，如果有就將free page從free list列表刪除，放入到LRU列表中。沒有空閑頁，? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 就會(huì)根據(jù)LRU算法淘汰LRU鏈表默認(rèn)的頁，將內(nèi)存空間釋放分配給新的頁。

BUffer pool配置參數(shù)：

show variables like%innodb_page_size%；/查看page頁大小

show variables like 9%innodb_old%；//查看ru list中old列表參數(shù)

show variables like9%innodb_buffer%；//查看buffer pool參數(shù)

建議：將innodb_buffer_pool_size設(shè)置為總內(nèi)存的60%-80%，innodb_buffer_pool_instances可以設(shè)置為多個(gè)，這樣可以避免緩存爭(zhēng)奪。|

從innodb1.0.x版本開始，允許有多個(gè)緩沖池實(shí)例。每個(gè)頁根據(jù)哈希值平均分配到不同緩沖池實(shí)例中。這樣做的好處是減少數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的資源競(jìng)爭(zhēng)。增加數(shù)據(jù)庫的并發(fā)處理能力。通過參數(shù)innodb_buffer_pool_instances來進(jìn)行配置。該值默認(rèn)為1。在配置文件中將innodb_buffer_pool_instances設(shè)置為大于1的值就可以得到多個(gè)緩沖池實(shí)例。

注意：innodb_buffer_pool_size必須大于1GB，生成innodb_buffer_pool多實(shí)例才有效，最多支持64個(gè)innodb_buffer_pool實(shí)例。

?Change Buffer：寫緩沖區(qū)，簡(jiǎn)稱CB。在進(jìn)行DML操作時(shí)，如果BP沒有其相應(yīng)的Page數(shù)據(jù)，并不會(huì)立刻將磁盤頁加載到緩沖池，而是在CB記錄緩沖變更，等未來數(shù)據(jù)被讀取時(shí)，再將數(shù)據(jù)合并恢復(fù)到BP中。
ChangeBuffer占用BufferPool空間，默認(rèn)占25%，最大允許占50%，可以根據(jù)讀寫業(yè)務(wù)量來進(jìn)行調(diào)整。
參數(shù)innodb_change_buffer_max size；當(dāng)更新一條記錄時(shí)，該記錄在BufferPool存在，直接在BufferPool修改，一次內(nèi)存操作。如果該記錄在BufferPool不存在（沒有命中），會(huì)直接在ChangeBuffer進(jìn)行一次內(nèi)存操作，不用再去磁盤查詢數(shù)據(jù)，避免一次磁盤1O。當(dāng)下次查詢記錄時(shí)，會(huì)先進(jìn)性磁盤讀取，然后再從ChangeBuffer中讀取信息合并，最終載入BufferPool中。
寫緩沖區(qū)，僅適用于非準(zhǔn)一普通索引頁，為什么？
如果在索引設(shè)置唯一性，在進(jìn)行修改時(shí)，InnoDB必須要做唯一性校驗(yàn)，因此必須查詢磁盤，做一次I0操作。會(huì)直接將記錄查詢到BufferPool中，然后在緩沖池修改，不會(huì)在ChangeBufer操作。

Adaptive Hash Index：自適應(yīng)哈希索引，用于優(yōu)化對(duì)BP數(shù)據(jù)的查詢。InnoDB存儲(chǔ)引擎會(huì)監(jiān)控對(duì)表索引的查找，如果觀察到建立哈希索引可以帶來速度的提升，則建立哈希索引，所以稱之為自適應(yīng)。InnoDB存儲(chǔ)引擎會(huì)自動(dòng)根據(jù)訪問的頻率和模式來為某些頁建立哈希索引。
Log Bufer：日志緩沖區(qū)，用來保存要寫入磁盤上log文件（Redo/Undo）的數(shù)據(jù)，日志緩沖區(qū)的內(nèi)容定期刷新到磁盤log文件中。日志緩沖區(qū)滿時(shí)會(huì)自動(dòng)將其刷新到磁盤，當(dāng)遇到BLOB或多行更新的大事務(wù)操作時(shí)，增加日志緩沖區(qū)可以節(jié)省磁盤/O。
LogBuffer主要是用于記錄InnoDB引擎日志，在DML操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生Redo和Undo日志。
LogBuffer空間滿了，會(huì)自動(dòng)寫入磁盤。
innodb_flush_log at trxrcommit參數(shù)控制日志刷新行為，默認(rèn)為1
? 0：每隔1秒寫日志文件和刷盤操作（寫日志文件LogBuffer->oS cache，刷盤OS cache->磁盤文? ? ? ? ? 件），最多丟失1秒數(shù)據(jù)
?1：事務(wù)提交，立刻寫日志文件和刷盤，數(shù)據(jù)不丟失，但是會(huì)頻繁10操作
?2：事務(wù)提交，立刻寫日志文件，每隔1秒鐘進(jìn)行刷盤操伸

從上圖大致可以看到innodb有多個(gè)內(nèi)存塊，可以認(rèn)為這些內(nèi)存塊組成了一個(gè)大的內(nèi)存池，負(fù)責(zé)如下工作：

1.維護(hù)所有進(jìn)程/線程需要訪問的多個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

2.緩存磁盤上的數(shù)據(jù)，方便快速的讀取，同時(shí)在對(duì)磁盤文件的數(shù)據(jù)修改之前在這里緩存。

3.重做日志(redo log)緩沖

一.后臺(tái)線程的主要作用是負(fù)責(zé)刷新內(nèi)存池中的數(shù)據(jù)，保證緩沖池中的內(nèi)存緩存的是最新最近的數(shù)據(jù)。此外將已經(jīng)修改的數(shù)據(jù)文件刷新到磁盤文件，同時(shí)保證在數(shù)據(jù)庫發(fā)生異常的情況下innodb能恢復(fù)正常的運(yùn)行狀態(tài)。

后臺(tái)線程:

Innodb存儲(chǔ)引擎是多線程的模型，因此其后臺(tái)有多個(gè)不同的后臺(tái)線程，負(fù)責(zé)處理不同的任務(wù)。

1.Master Thread

Master Thread 是非常核心的后臺(tái)線程，主要負(fù)責(zé)將緩沖池中的數(shù)據(jù)異步刷新到磁盤，保證數(shù)據(jù)的一致性，包括臟頁的刷新，合并插入緩沖(insert buffer)，undo頁的回收等。

2.IO Thread

在innodb存儲(chǔ)引擎中大量使用了AIO（Async IO）來處理寫IO請(qǐng)求，這樣可以極大提高數(shù)據(jù)庫的性能。而IO Thread的工作主要負(fù)責(zé)這些IO請(qǐng)求的回調(diào)(call back)處理。在innodb 1.0版本之前共有4個(gè)IO Thread，分別是write，read，insert buffer和log IO thread。從innodb 1.0.x版本開始，read thread和write thread分別增大到了4個(gè)。可以使用innodb_read_io_threads和innodb_write_io_threads參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

3. Purge Thread

事務(wù)被提交后，其使用的undo log可能不再需要，因此Purge Thread來回收已經(jīng)使用并分配的undo頁。在innodb 1.1 版本之前，purge操作僅在innodb存儲(chǔ)引擎的Master Thread中完成。從innodb1.1版本開始，purge操作可以獨(dú)立到單獨(dú)的線程中進(jìn)行。以此來減輕Master Thread的工作。從而提高CPU的使用率以及提升存儲(chǔ)引擎的性能。可以通過在配置文件中添加如下參數(shù)來開啟獨(dú)立的Purge Thread(清洗線程)

?在innodb1.1版本中，即使innodb_purge_threads設(shè)為大于1，innodb存儲(chǔ)引擎啟動(dòng)時(shí)也會(huì)將其設(shè)為1，從innodb1.2版本開始，innodb支持多個(gè)Purge Thread，這樣做的目的是為了進(jìn)一步加快undo頁的回收。同時(shí)由于Purge Thread需要離散的讀取undo頁，這樣可以更好的利用磁盤的隨機(jī)讀取性能。

4.Page cleaner Thread

page cleaner thread線程是在innodb 1.2.x的版本中引入的。其作用是將之前的版本中的臟頁刷新操作都放入到單獨(dú)的線程中來完成。而其目的是為了減輕原Master Thread的工作及對(duì)于用戶查詢線程的阻塞，進(jìn)一步提高innodb存儲(chǔ)引擎的性能。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Innodb结构的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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