2. InnoDB 体系结构
结构
InnoDB 引擎有多个内存块，组成一个大的内存池，负责如下工作：
- 维护所有线程需要访问的多个内部数据结构。
- 缓存磁盘数据，同时在对磁盘数据修改之前缓存。
- 重做日志（redo log）缓冲。
InnoDB 架构
后台线程
主要作用：
- 刷新内存池数据；
- 将已修改数据刷盘；
- 异常恢复。
后台线程
1. Master 线程
Master 线程是一个非常核心的后台线程，主要负责将缓冲池中的数据异步刷新到磁盘，保证数据的一致性。
2. IO 线程
在InnoDB存储引擎中大量使用了AIO（Async IO）来处理写IO请求，这样可以极大提高数据库的性能。
IO 线程的主要工作是：负责这些IO请求的回调（call back）处理。
共有10个IO线程，分别是read（4）、write（4）、insert buffer、log IO 线程。使用innodb_read_io_threads和innodb_write_io_threads参数进行设置。
# 查看 InnoDB 版本；
SHOW VARIABLES LIKE'innodb_version';
# 查看读写线程数
SHOW VARIABLES LIKE'innodb_%io_threads';
# 观察InnoDB中的IO线程：
SHOW ENGINE INNODB STATUS;
status 显示的内容截取
IO线程0是插入缓冲，1是日志，然后是读写，并且读线程ID总是小于写线程。
3. Purge 线程
回收已经使用并分配的undo页。从master线程分离出来。
4. Page Cleaner 线程
刷新脏页。从master线程分离出来。
内存
内存结构
内存结构
内存
1. 缓冲池
1.1 目的
由于CPU速度与磁盘速度之间的鸿沟，基于磁盘存储的数据库系统通常使用缓冲池技术来提高性能。所以，缓冲池的大小直接影响数据库的性能。
1.2 结构
缓冲池结构
1.3 工作方式
读操作：
- 从磁盘读页存入缓冲池；
- 下次再读相同的页，先去缓冲池找，找不到再去磁盘找。
写操作：
- 首先修改缓冲池里的页；
- 以一定的频率刷盘（不是每次写都触发刷盘，而是 Checkpoint 机制）；
- 可以设置
多个来降低并发资源竞争，和ConcurrentHashMap中的增加计数使用的分治思想一样。
1.4 缓冲池管理策略
通常使用LRU（Latest Recent Used，最近最少使用）算法管理。即最频繁使用的页在LRU列表的前端，最少使用的页在尾端。当缓冲池不够用的时候，释放尾端的页。
注意：
自适应索引、Lock信息、Insert Buffer等不需要LRU算法维护。
具体管理策略
LRU 列表
缓冲池每页默认大小16KB。InnoDB对传统LRU列表加入midpoint位置。新读取的页，不直接放到链表头部，而是放入5/8处。
LRU表分为3个：16KB表，8KB表，4KB表。分类管理，以便用来支持压缩页功能。3者之间使用伙伴算法分配内存。
- 检查4KB的unzip_LRU列表，检查是否有可用的空闲页；
- 若有，则直接使用；
- 否则，检查8KB的unzip_LRU列表；
- 若能够得到空闲页，将页分成2个4KB页，存放到4KB的unzip_LRU列表；
- 若不能得到空闲页，从LRU列表中申请一个16KB的页，将页分为1个8KB的页、2个4KB的页，分别存放到对应的unzip_LRU列表中。
Free 列表
数据库刚启动时，LRU列表是空的，所有的页都在Free列表。
Flush 表
LRU表中的页被修改后，就是脏页(dirty page)，即缓冲池中的页和磁盘中的页数据不一致。
注意：脏页既存在于LRU表，也存在于Flush表。LRU表用来提高读性能，Flush表用来将写数据刷盘，功能不一样。
重做日志缓冲
1. 工作方式
- 先将重做日志（redo log）放入这个Buffer；
- 按照一定频率刷盘。
2. 刷盘策略
- Master 线程每秒刷一次；
- 每个事务提交时触发刷盘；
- 剩余空间小于1/2时刷盘；
3. 大小
一般无需设置很大，因为每秒会刷盘，只要能保证每秒产生的事务量不超过 redo log Buffer 大小即可。
额外的内存池
InnoDB使用内存堆(heap)的方式管理内存。一部分存放数据结构本身，一部分存放管理这些数据结构的管理信息，额外内存池就是存放管理信息。比如管理缓冲控制块(buffer control block)，记录了LRU、锁、等待等信息，有点类似进程控制块(process control block)。
增大缓冲池也需要增大额外内存池。
