InnoDB体系架构

InnoDB中主要包含后台线程和内存，其中：

后台线程的作用是负责刷新内存中的数据，同时保证数据库发生异常时可以回滚到正常运行状态。
内存的作用是用于缓存磁盘上的数据便于读取。

后台线程

Master Thread

将缓冲池中的数据异步刷新到磁盘中，保证数据的一致性，包括脏页的刷新、合并插入缓冲、undo页的回收。

IO Thread

负责AIO请求的回调处理，共有4个IO Thread分别是write、read、insert buffer和log Thread。

Purge Thread

事务被提交后，使用的undo log可能就不再需要了，所以需要通过purge thread来回收已经使用并分配的undo页。

Page Cleaner Thread

该线程是InnoDB1.2版本引入的，主要负责脏页的数据刷新。减轻原Master Thread的工作对于用户查询线程的堵塞，提高InnoDB存储引擎的性能。

内存

缓存池

缓冲池简单的理解就是一块内存区域，通过内存的速度来弥补磁盘读写速度对数据库性能的影响。
对于数据库中读取页的操作，首先会将从磁盘中读到的页放入缓冲池中，下次再读相同页时会先判断该页是否在缓冲池中，如果在缓冲池中则直接读取该页，否则读取磁盘上的页。
对于数据库中页的修改操作，首先修改缓存池中的页，然后再以一定的频率刷新到磁盘。（注意：通过CheckPoint机制刷新回磁盘）
缓存池中缓存的数据有：索引页、数据页、undo页、插入缓冲、自适应哈希索引、InnoDB存储的锁信息、数据字典信息等。
允许有多个缓冲池实例。（每个页根据哈希值平均分配到不同缓冲池实例中，目的是减少数据库内部的资源竞争，增加数据库的并发处理能力）

如何管理内存

LRU List

LRU列表用于管理已经读取到的页，将最频繁使用的页放在LRU列表的前端，最少使用的页放在LRU列表的尾端。新读取到的页放到LRU列表的midpoint位置，midpoint之后为old列表，midpoint之前为new列表。通过innodb_old_blocks_times参数可以设置读取页到mid位置后多久加入LRU列表的前端。

Free List

数据库刚启动时LRU列表是空的，所有空闲页都存在Free列表中。当需要从缓存池中分页，首先回从Free列表查看是否有可用的空闲页，如果有则从Free列表中删除并放入LRU列表中。否则，根据LRU算法淘汰列表尾端的页，将该内存空间分配给新的页。

unzip LRU List

InnoDB存储引擎支持压缩页的功能，将16KB的页压缩为1KB、2KB、4KB和8KB。对于非16KB的页，存放在unzip LRU列表进行管理。LRU列表包含于unzip LRU列表的页。

unzip LRU列表从缓存池中申请4KB页的过程：

检查4KB的unzip_LRU列表，是否有可用的空闲也；
如果有，则直接使用；
否则，检查8KB的unzip LRU列表；
如果有空闲页，则将8KB页分成2个4KB页，存放在4KB的unzip_LRU列表；
如果没有空闲页，从LRU列表申请一个16KB的页，将页分为1个8KB的页、2个4KB的页，分别存放在对应的unzip LRU列表中。

Flush List

LRU列表中被修改的页，称之为脏页（dirty page）,即缓冲池中的页和磁盘上页的数据不一致。这时数据库会通过CheckPoint机制将脏页刷新回磁盘，而Flush列表中的页即为脏页列表。脏页既存在于LRU列表中，也存在于Flush列表中。LRU列表用来管理缓冲池中页的可用性，Flush列表用来管理将页刷新回磁盘。