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InnoDB是MySQL的默认引擎

发布时间:2023-09-28 09:58:29 所属栏目:MySql教程 来源:
导读:InnoDB是MySQL的默认引擎,一个支持事务安全的存储引擎。mysql中数据是存储在物理磁盘上的,而真正的数据处理又是在内存中执行的。由于磁盘的读写速度非常慢,如果每次操作都对磁盘进行频繁读写的话,那么性能就会非
InnoDB是MySQL的默认引擎,一个支持事务安全的存储引擎。mysql中数据是存储在物理磁盘上的,而真正的数据处理又是在内存中执行的。由于磁盘的读写速度非常慢,如果每次操作都对磁盘进行频繁读写的话,那么性能就会非常差。

为了上述问题,InnoDB将数据划分为若干页,以页作为磁盘与内存交互的基本单位,一般页的大小为16KB。这样的话,一次性至少读取1页数据到内存中或者将1页数据写入磁盘。通过减少内存与磁盘的交互次数,从而提升性能。

这本质上就是一种典型的缓存设计思想,一般缓存的设计基本都是从时间维度或者空间维度进行考量的:
时间维度:如果一条数据正在在被使用,那么在接下来一段时间内大概率还会再被使用。可以认为热点数据缓存都属于这种思路的实现。
空间维度:如果一条数据正在在被使用,那么存储在它附近的数据大概率也会很快被使用。InnoDB的数据页和操作系统的页缓存则是这种思路的体现。
下面是官方的InnoDB引擎结构图,主要分为内存结构和磁盘结构两大部分。

内存结构主要包括Buffer Pool、Change Buffer、Adaptive Hash Index和Log Buffer四大组件。

1.Buffer Pool
Buffer Pool由包含数据、索引、insert buffer ,adaptive hash index,lock 信息及数据字典。缓冲池,简称BP。BP以Page页为单位,默认大小16K,BP的底层采用链表数据结构管理Page。在InnoDB访问表记录和索引时会在Page页中缓存,以后使用可以减少磁盘IO操作,提升效率。

缓冲池简单来说就是一块内存区域,通过内存的速度来弥补磁盘速度较慢对数据库性能的影响。在数据库中进行读取页的操作,首先将从磁盘读到的页存放在缓冲池中,这个过程称为将页"FIX"在缓冲池中。下一次再读取相同的页时,首先判断该页是否在缓冲池中。若在缓冲池中,称该页在缓冲池中被命中。直接读取该页。否则读取磁盘上的页。对于数据库中页的修改操作,则首先修改在缓冲池中的页,然后再以一定的频率刷新到磁盘上。这里需要注意的是,页从缓冲池刷新回磁盘的操作并不是每次页发生更新时触发,而是通过一种称为Checkpoint的机制刷新回磁盘。同样这也是为了提高数据库的整体性能。

传统LUR算法

缓冲池是通过LRU(Latest Recent Used,最近最少使用)算法来进行管理的,即最频繁使用的页在LRU列表的最前段,而最少使用的页在LRU列表的尾端,当缓冲池不能存放新读取到的页时,首先释放LRU列表尾端的页:

(1)页已经在缓冲池里,那就只做“移至”LRU头部的动作,而没有页被淘汰;

(2)页不在缓冲池里,除了做“放入”LRU头部的动作,还要做“淘汰”LRU尾部页的动作;

但是InnoDB的LUR算法并不是传统的LUR算法。

这里有两个问题:

(1)预读失效;

(2)缓冲池污染;

预读

磁盘读写,并不是按需读取,而是按页读取,一次至少读一页数据(一般是4K),如果未来要读取的数据就在页中,就能够省去后续的磁盘IO,提高效率。数据访问,通常都遵循“集中读写”的原则,使用一些数据,大概率会使用附近的数据,这就是所谓的“局部性原理”,它表明提前加载是有效的,确实能够减少磁盘IO。

预读失效

由于预读(Read-Ahead),提前把页放入了缓冲池,但最终MySQL并没有从页中读取数据,称为预读失效。

要优化预读失效,思路是:

(1)让预读失败的页,停留在缓冲池LRU里的时间尽可能短;

(2)让真正被读取的页,才挪到缓冲池LRU的头部;

以保证,真正被读取的热数据留在缓冲池里的时间尽可能长。

具体方法是:

(1)将LRU分为两个部分:

新生代(new sublist)

老生代(old sublist)

(2)新老生代收尾相连,即:新生代的尾(tail)连接着老生代的头(head);

(3)新页(例如被预读的页)加入缓冲池时,只加入到老生代头部:

如果数据真正被读取(预读成功),才会加入到新生代的头部

如果数据没有被读取,则会比新生代里的“热数据页”更早被淘汰出缓冲池

新老生代改进版LRU仍然解决不了缓冲池污染的问题。

2.Log Buffer
Log Buffer用来缓存重做日志。

InnoDB有两个非常重要的日志:undo log、redo log

(1)通过undo log可以看到数据较早版本,实现MVCC,或回滚事务等功能。

(2)通过redo log用来保证事务持久性。

redo日志缓冲区是内存存储区域,用于保存要写入磁盘上的日志文件的数据。日志缓冲区大小由innodb_log_buffer_size 变量定义,默认大小为16MB。

日志缓冲区的内容定期刷新到磁盘。较大的日志缓冲区可以运行大型事务,而无需在事务提交之前将重做日志数据写入磁盘。因此,如果有更新,插入或删除许多行的事务,则增加日志缓冲区的大小可以节省磁盘I/O。

innodb_flush_log_at_trx_commit :控制如何将日志缓冲区的内容写入并刷新到磁盘。

innodb_flush_log_at_timeout :控制日志刷新频率。

如果磁盘I/O导致性能问题,则需要观察事务,例如涉及许多BLOB条目的事务。只要InnoDB日志缓冲区已满,便会将其刷新到磁盘,因此增加缓冲区大小可以减少I/O。

日志文件的缺省数量为两个: ib_logfile0 和 ib_logfile1 。

日志具有固定大小,默认大小取决于MySQL版本。

到此,相信大家对“MySQL存储引擎之InnoDB架构的知识点有哪些”有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!

(编辑:汽车网)

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