MYSQL进阶-InnoDB引擎之架构

整体架构

左侧内存结构，右侧磁盘结构

 

内存结构

缓冲池

buffer pool 缓冲池：缓冲池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，未被使用过
• clean page：被使用Page，数据没有背修改过
• dirty page：脏页，被使用Page，数据被修改过，页中数据和磁盘的数据产生了不一致。

更改缓冲区

change buffer（8.0引入）更改缓冲区（针对于非唯一二级索引页）：在执行DML（增删改）语句时，如果这些数据在buffer pool中不存在，不会直接操作磁盘，而是将这些数据变更存在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。

change buffer的意义：

由于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changeBuffer后，我们可以在缓冲池中进行合并处理，减少磁盘IO。

自适应hash

adaptive Hash Index 自适应hash索引：用于优化对buffer pool数据的查询。InnoDB存储引擎会监控对表上各索引页的查询，如果观察到hash索引可以提升速度，则自动建立hash索引，称之为自适应hash索引。

自适应哈希索引时系统根据情况自动完成的，无需人工干预。

使用命令查看相关参数是否开启：

show variable like '%hash_index%'

 

 日志缓冲区

log buffer 日志缓冲区：用于保存要写到磁盘中的log日志数据（redo log、undo log），默认大小为16M，日志缓冲区的日志定期刷新到磁盘中。如果需要更新、插入或删除多行的事务，增加日志缓冲区的大小可以节省磁盘IO。

参数：

innodb_log_buffer_size：缓冲区大小，默认16M

innodb_flush_log_at_trx_commit：日志刷新到磁盘的时机，默认为1，取值有：

• 1：日志在每次事务提交时写入并刷新到磁盘
• 0：每秒钟将日志写入并刷新到磁盘
• 2：日志在每次提交后写入，并每秒钟刷新一次磁盘

磁盘结构

系统表空间

system tablespace系统表空间：是更改缓冲区的存储区域。如果表是在系统表空间而不是每个表文件或通用表空间中创建的，它也可能包含表和索引数据。

参数：innodb_data_file_path

独立表空间

file-per-table tablespace：每个表的文件表空间包含单个Innodb表的数据和索引，并存储在文件系统上的单个数据文件中。(默认开启，即每张表都有自己的独立表空间)

参数：innodb_file_per_table (默认ON，每一张表都有自己的ibd文件)

通用表空间

general tablespace统用表空间：需要通过create tablespace语法手动创建通用表空间，在创建表时，可以指定该表空间。

# 创建通用表空间

create tablespace ts add
datafile 'file_name.ibd'
engine = innodb;
# 指定表空间
create table a 
(id int primary key suto_increment,
name varchar(10)) 
engine = innodb
tablespace = ts

 撤销表空间

undo tablespace撤销表空间：MYSQL实例在初始化时会自动创建两个默认的undo表空间undo_001和undo_002（初始大小为16M），用于存储undo log日志。

临时表空间

temporary tablespace：Innodb使用会话临时表空间和全局临时表空间，存储用户创建的临时表等数据。

双写缓冲区

doublewrite buffer files双写缓冲区：innoDB引擎将数据从bufferpool刷新到磁盘前，先将数据写入双写缓冲区文件中，便于系统异常时恢复数据。

重做日志

redo log重做日志：是用来实现事务的持久性。该日志包含重做日志缓冲区（redo log buffer）和重做日志文件（redo log）前者在内存中，后者在磁盘中。当事务提交后会把所有的修改信息存储到该日志当中，用于刷新脏页到磁盘时，发生错误时，进行数据恢复使用。redolog是循环写的，不会永久保存，每隔一段时间清理之前没有用的redolog。主要作用是在异常时用于数据恢复，从而保证事务的持久性。

以循环方式写入重做日志文件，涉及两个文件：

后台线程

master thread

核心后台线程，负责调度其他线程，还负责将缓冲池中的数据异步刷新到磁盘中，保证数据的一致性，还包括脏页的刷新、合并插入缓存、undo页的回收。

IO thread

在InnoDB引擎中大量使用了AIO（异步IO）来处理IO请求，极大地提高了数据库的性能，而IO Thread主要负责这些IO请求的回调。

Purge thread

主要用于回收事务已经提交的Undo log，在事务提交后，undo log可能不用了，Purge thread负责回收。

Page clean thread

用于协调master thread刷新脏页到磁盘，减轻master thread的工作压力，减少阻塞。