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讨论InnoDB底层原理

很多文章都是直接开始介绍有哪些存储引擎,并没有去介绍存储引擎本身。那么究竟什么是存储引擎?不知道大家有没有想过,MySQL是如何存储我们丢进去的数据的? 其实存储引擎也很简单,我认为就是一种存储解决方案,实现了新增数据、更新数据和建立索引等等功

很多文章都是直接开始介绍有哪些存储引擎,并没有去介绍存储引擎本身。那么究竟什么是存储引擎?不知道大家有没有想过,MySQL是如何存储我们丢进去的数据的?

其实存储引擎也很简单,我认为就是一种存储解决方案,实现了新增数据、更新数据和建立索引等等功能。

有哪些已有的存储引擎可以让我们选择呢?

InnoDB、MyISAM、Memory、CSV、Archive、Blackhole、Merge、Federated、Example

种类很多,但是常用的存储引擎目前就只有InnoDB和MyISAM,我也会着重来介绍这两种存储引擎。

InnoDB是目前使用最广的MySQL存储引擎,MySQL从5.5版本开始InnoDB就已经是默认的存储引擎了。那你知道为什么InnoDB被广泛的使用呢?先把这个问题放一放,我们先来了解一下InnoDB存储引擎的底层原理。

InnoDB的内存架构主要分为三大块,缓冲池(Buffer Pool)、重做缓冲池(Redo Log Buffer)和额外内存池

缓冲池

InnoDB为了做数据的持久化,会将数据存储到磁盘上。但是面对大量的请求时,CPU的处理速度和磁盘的IO速度之间差距太大,为了提高整体的效率, InnoDB引入了缓冲池。

当有请求来查询数据时,如果缓存池中没有,就会去磁盘中查找,将匹配到的数据放入缓存池中。同样的,如果有请求来修改数据,MySQL并不会直接去修改磁盘,而是会修改已经在缓冲池的页中的数据,然后再将数据刷回磁盘,这就是缓冲池的作用,加速读,加速写,减少与磁盘的IO交互。

缓冲池说白了就是把磁盘中的数据丢到内存,那既然是内存就会存在没有内存空间可以分配的情况。所以缓冲池采用了LRU算法,在缓冲池中没有空闲的页时,来进行页的淘汰。但是采用这种算法会带来一个问题叫做缓冲池污染。

当你在进行批量扫描甚至全表扫描时,可能会将缓冲池中的热点页全部替换出去。这样以来可能会导致MySQL的性能断崖式下降。所以InnoDB对LRU做了一些优化,规避了这个问题。

MySQL采用日志先行,在真正写数据之前,会首先记录一个日志,叫Redo Log,会定期的使用CheckPoint技术将新的Redo Log刷入磁盘,这个后面会讲。

除了数据之外,里面还存储了索引页、Undo页、插入缓冲、自适应哈希索引、InnoDB锁信息和数据字典。下面选几个比较重要的来简单聊一聊。

插入缓冲

插入缓冲针对的操作是更新或者插入,我们考虑最坏的情况,那就是需要更新的数据都不在缓冲池中。那么此时会有下面两种方案。

来一条数据就直接写入磁盘

等数据达到某个阈值(例如50条)才批量的写入磁盘

很明显,第二种方案要好一点,减少了与磁盘IO的交互。

两次写

鉴于都聊到了插入缓冲,我就不得不需要提一嘴两次写,因为我认为这两个InnoDB的特性是相辅相成的。

插入缓冲提高了MySQL的性能,而两次写则在此基础上提高了数据的可靠性。我们知道,当数据还在缓冲池中的时候,当机器宕机了,发生了写失效,有Redo Log来进行恢复。但是如果是在从缓冲池中将数据刷回磁盘的时候宕机了呢?

这种情况叫做部分写失效,此时重做日志就无法解决问题。

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作者: dawei

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