1、架构总览

2、Buffer Pool（缓冲池）介绍

缓冲池就是一块内存区域，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。下一次再读相同的页时，首先判断该页是否在缓冲池中。若在缓冲池，则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，则首先修改缓冲池中的页，然后再以一定的频率刷新到磁盘上。

缓冲池中页默认大小为16K。

页从缓冲池中刷新回磁盘的操作并不是在每次页发生更新时触发，而是一种称为Checkpoint的机制刷新回磁盘。

2.1、Buffer Pool（缓冲池）的管理方式

为了缓存管理的效率，缓冲池被实现为页链表；使用最近最少使用 (LRU) 算法从缓存中淘汰。即最频繁使用的页在LRU列表的前端，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，将首先释放LRU列表中尾端的页。

InnoDB对传统的LRU做了优化。在InnoDB的存储引擎中，LRU列表中加入了midpoint位置。新读取到的页，不会直接放入到LRU列表的首部，而是放到LRU列表的midpoint位置（默认为LRU列表长度的5/8处，参数 innodb_old_blocks_pct 控制）。同时为了避免全表扫描等非频繁查询操作，所产生的大量的页使得真正的热点数据被移除出LRU列表。故引入参数innodb_old_blocks_time，用于表示页读取到mid位置后需要等待多久才会被加入到LRU列表的热端。

参数	默认值	说明
innodb_old_blocks_pct	默认值37。	（100-37）/100=5/8
innodb_old_blocks_time	默认值1000。	表示1s

2.2、名词解析

LRU列表：管理已经读取的页

Free列表：可用的空闲页

FLush列表：管理脏页，被称为脏页列表。

LRU列表+Free列表+其他页（自适应哈希）= buffer pool size

在LRU列表中的页被修改后，称该页为脏页。

脏页既存在LRU列表，也存在Flush列表中。

3、Change Buffer介绍

3.1、实现原理

当需要更新一个数据页时，如果数据页在内存中就直接更新，而如果这个数据页还没有在内存中的话，在不影响数据一致性的前提下，InnoDB 会将这些更新操作缓存在 change buffer 中，这样就不需要从磁盘中读入这个数据页了。在下次查询需要访问这个数据页的时候，将数据页读入内存，然后执行 change buffer 中与这个页有关的操作。通过这种方式就能保证这个数据逻辑的正确性。

3.2、作用

将更新等操作先记录在 change buffer，减少读磁盘，语句的执行速度会得到明显的提升。而且，数据读入内存是需要占用 buffer pool 的，所以这种方式能够避免占用内存，提高内存利用率。

3.3、容量

Change Buffer默认占Buffer Pool的25%，最大设置占用50%：

show variables like '%innodb_change_buffer_max_size%'

4、Log Buffer（重做日志缓冲）介绍

4.1、Redo Log记录的内容

redo log里记录了数据页的修改以及change buffer新写入的信息。

4.2、Redo Log Buffer和Redo Log File

由于Redo Log File（重做日志文件）打开并没有使用O_DIRECT选项，为了确保每次日志都写入Redo Log File（重做日志文件），在每次将Redo Log Buffer（重做日志缓冲）写入文件系统缓存后，InnoDB存储引擎都需要调用一次fsync操作。

由于fsync的效率取决于磁盘的性能，因此InnoDB存储引擎允许当事务提交时，Redo Log可以先bu写入Redo Log File（重做日志文件），而是等待一个时间周期后再执行fsync操作，显然这可以显著提高数据库的性能。但是当数据库发生宕机时，由于部分日志未刷新到磁盘，因此会丢失最后一段时间的事务。

属性	取值	说明
innodb_flush_log_at_trx_commit 用来控制重做日志刷新到磁盘的策略。	0	事务提交时不进行写入重做日志操作。
	1 （默认值）	事务提交时调用一次fsync操作
	2	事务提交时将重做日志写入重做文件，但仅写入文件系统的缓存中，不进行fsync操作。