MySQL存儲引擎之InnoDB架構的知識點有哪些

本篇內容主要講解“MySQL存儲引擎之InnoDB架構的知識點有哪些”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“MySQL存儲引擎之InnoDB架構的知識點有哪些”吧!

一、支持的存儲引擎

進入MySQL的數據庫查看存儲引擎就可以看到MySQL數據庫所有支持的存儲引擎：

SHOW ENGINES

登錄后復制

目前有一個引擎Federated不支持，我們只需要清楚其他八種數據庫存儲就好。

MySQL中常見的數據庫引擎有MyISAM、InnoDB、Memory。那么我們就先清楚這三種引擎。

二、InnoDB引擎

InnoDB是MySQL的默認引擎，一個支持事務安全的存儲引擎。mysql中數據是存儲在物理磁盤上的，而真正的數據處理又是在內存中執行的。由于磁盤的讀寫速度非常慢，如果每次操作都對磁盤進行頻繁讀寫的話，那么性能就會非常差。

為了上述問題，InnoDB將數據劃分為若干頁，以頁作為磁盤與內存交互的基本單位，一般頁的大小為16KB。這樣的話，一次性至少讀取1頁數據到內存中或者將1頁數據寫入磁盤。通過減少內存與磁盤的交互次數，從而提升性能。

這本質上就是一種典型的緩存設計思想，一般緩存的設計基本都是從時間維度或者空間維度進行考量的：

• 時間維度：如果一條數據正在在被使用，那么在接下來一段時間內大概率還會再被使用。可以認為熱點數據緩存都屬于這種思路的實現。

• 空間維度：如果一條數據正在在被使用，那么存儲在它附近的數據大概率也會很快被使用。InnoDB的數據頁和操作系統的頁緩存則是這種思路的體現。

下面是官方的InnoDB引擎結構圖，主要分為內存結構和磁盤結構兩大部分。

內存結構主要包括Buffer Pool、Change Buffer、Adaptive Hash Index和Log Buffer四大組件。

1.Buffer Pool

Buffer Pool由包含數據、索引、insert buffer ,adaptive hash index,lock 信息及數據字典。緩沖池，簡稱BP。BP以Page頁為單位，默認大小16K，BP的底層采用鏈表數據結構管理Page。在InnoDB訪問表記錄和索引時會在Page頁中緩存，以后使用可以減少磁盤IO操作，提升效率。

緩沖池簡單來說就是一塊內存區域，通過內存的速度來彌補磁盤速度較慢對數據庫性能的影響。在數據庫中進行讀取頁的操作，首先將從磁盤讀到的頁存放在緩沖池中，這個過程稱為將頁"FIX"在緩沖池中。下一次再讀取相同的頁時，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。對于數據庫中頁的修改操作，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生更新時觸發，而是通過一種稱為Checkpoint的機制刷新回磁盤。同樣這也是為了提高數據庫的整體性能。

傳統LUR算法

緩沖池是通過LRU(Latest Recent Used，最近最少使用)算法來進行管理的，即最頻繁使用的頁在LRU列表的最前段，而最少使用的頁在LRU列表的尾端，當緩沖池不能存放新讀取到的頁時，首先釋放LRU列表尾端的頁：

（1）頁已經在緩沖池里，那就只做“移至”LRU頭部的動作，而沒有頁被淘汰；

（2）頁不在緩沖池里，除了做“放入”LRU頭部的動作，還要做“淘汰”LRU尾部頁的動作；

但是InnoDB的LUR算法并不是傳統的LUR算法。

這里有兩個問題：

（1）預讀失效；

（2）緩沖池污染；

我們先了解什么是預讀；

預讀

磁盤讀寫，并不是按需讀取，而是按頁讀取，一次至少讀一頁數據（一般是4K），如果未來要讀取的數據就在頁中，就能夠省去后續的磁盤IO，提高效率。數據訪問，通常都遵循“集中讀寫”的原則，使用一些數據，大概率會使用附近的數據，這就是所謂的“局部性原理”，它表明提前加載是有效的，確實能夠減少磁盤IO。

預讀失效

由于預讀(Read-Ahead)，提前把頁放入了緩沖池，但最終MySQL并沒有從頁中讀取數據，稱為預讀失效。

要優化預讀失效，思路是：

（1）讓預讀失敗的頁，停留在緩沖池LRU里的時間盡可能短；

（2）讓真正被讀取的頁，才挪到緩沖池LRU的頭部；

以保證，真正被讀取的熱數據留在緩沖池里的時間盡可能長。

具體方法是：

（1）將LRU分為兩個部分：

新生代(new sublist)

老生代(old sublist)

（2）新老生代收尾相連，即：新生代的尾(tail)連接著老生代的頭(head)；

（3）新頁（例如被預讀的頁）加入緩沖池時，只加入到老生代頭部：

如果數據真正被讀取（預讀成功），才會加入到新生代的頭部

如果數據沒有被讀取，則會比新生代里的“熱數據頁”更早被淘汰出緩沖池

新老生代改進版LRU仍然解決不了緩沖池污染的問題。

2.Log Buffer

Log Buffer用來緩存重做日志。

InnoDB有兩個非常重要的日志：undo log、redo log

（1）通過undo log可以看到數據較早版本，實現MVCC，或回滾事務等功能。

（2）通過redo log用來保證事務持久性。

redo日志緩沖區是內存存儲區域，用于保存要寫入磁盤上的日志文件的數據。日志緩沖區大小由innodb_log_buffer_size 變量定義，默認大小為16MB。

日志緩沖區的內容定期刷新到磁盤。較大的日志緩沖區可以運行大型事務，而無需在事務提交之前將重做日志數據寫入磁盤。因此，如果有更新，插入或刪除許多行的事務，則增加日志緩沖區的大小可以節省磁盤I/O。

innodb_flush_log_at_trx_commit ：控制如何將日志緩沖區的內容寫入并刷新到磁盤。

innodb_flush_log_at_timeout ：控制日志刷新頻率。

如果磁盤I/O導致性能問題，則需要觀察事務,例如涉及許多BLOB條目的事務。只要InnoDB日志緩沖區已滿，便會將其刷新到磁盤，因此增加緩沖區大小可以減少I/O。

日志文件的缺省數量為兩個: ib_logfile0 和 ib_logfile1 。

日志具有固定大小，默認大小取決于MySQL版本。

3.Adaptive Hash Index

Adaptive Hash Index自適應hash索引是一種鍵值對的存儲結構，存儲的是熱點頁所在的記錄。InnoDB存儲引擎會自動根據訪問的頻率和模式 來為某些頁建立哈希索引。

上面的圖就是區分B+樹索引和自適應hash索引的區別。 通過參數innodb_adaptive_hash_index來禁用或啟動此特性，默認為開啟。

4.Change Buffer

Change Buffer：MySQL中數據分為內存和磁盤兩個部分；在buffer pool中緩存熱的數據頁和索引頁，減少磁盤讀；通過change buffer就是為了緩解磁盤寫的一種手段。

當需要更新一個數據頁時，如果數據頁在內存中就直接更新。如果數據頁不在內存中。在不影響數據一致性的前下，InooDB 會將這些更新操作緩存在 change buffer 中，這樣就不需要從磁盤中讀入這個數據頁了。在下次查詢需要訪問這個數據頁的時候，將數據頁讀入內存，然后執行 change buffer 中與這個頁有關的操作。通過這種方式就能保證這個數據邏輯的正確性。

雖然名字叫作 change buffer，實際上它是可以持久化的數據。也就是說，change buffer 在內存中有拷貝，也會被寫入到磁盤上（ibdata）。

?將 change buffer 中的操作合并到原數據頁，得到最新結果的過程稱為 merge。以下情況會觸發merge：

• 訪問這個數據頁；

• 后臺master線程會定期 merge；

• 數據庫緩沖池不夠用時；

• 數據庫正常關閉時；

• redo log寫滿時；

change buffer就是在非唯一普通索引頁不在buffer pool中時，對頁進行了寫操作的情況下，先將記錄變更緩沖，等未來數據被讀取時，再將 change buffer 中的操作merge到原數據頁的技術。在MySQL5.5之前，叫插入緩沖(insert buffer)，只針對insert做了優化；現在對delete和update也有效，叫做寫緩沖(change buffer)。

到此，相信大家對“MySQL存儲引擎之InnoDB架構的知識點有哪些”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！