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MySQL InnoDB架构原理

2022-07-05 20:40:00 【一只小小狗】

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1. 架构分析

InnoDB主要分为：在内存中结构和在磁盘上结构
内存结构主要为： Buffer Pool （change Buffer 、adaptive hash index） log buffer
磁盘结构分为：表空间和重做日志
表空间：InnoDB数据字典、双写缓存区、修改缓存、Undo日志。
重做日志：存储的就是Log buffer刷到磁盘的数据。

（.idb、.frm、undo.log、（双写缓冲区(doublewrite buffer)，故障恢复机制(crash recovery)）、锁机制、Redo.log、）

2. InnoDB 内存中的结构

Buffer Pool、（Change Buuffer、Adaptive Hash Index 占用内存属于Buffer Pool）、Log Buffer

2.1 Buffer Pool

Mysql服务器80%的内存都会分配给Buffer Pool。
InnoDB中数据管理的最小单位为页，默认每页16KB。
通过一个页链表实现，少放访问的页会通过缓存池的LRU算法淘汰出去。
实现LRU链表
但是与正常链表不同的是，缓冲池链表分为2部分，New sublist(默认占 5/8的缓存池)和Old sublist(默认占3/8)的缓存池（通过innodb_old_blocks_pct修改，默认值37）
新读取的页会加入Old sublist，而如果Old sublist中的页如果倍访问，会移动到New sublist的头部。

2.1.1 页链表未满，加入新页

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2.1.2 Old sublist中的页在此被访问

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2.1.3 页链表已满，加入新页，触发LRU算法

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2.2 Change Buffer

为了减少非聚集索引(二级索引)，每次修改都直接写入磁盘，会有大量频繁的IO。
Change buffer将非唯一 辅助索引页的操作缓存下来。如果辅助索引页已经在缓存区，则直接修改即可（无需IO），如果不在，则先将修改保存到Change Buffer,从而定期合并写入磁盘文件比如.idb。

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2.3 Adaptive Hash Index

虽然数据库记录存储没有使用hash表，但是在内存中的页查找上使用了自适应哈希索引（AHI）一般时间复杂度为O（1），作为减低查询数据（索引）页的方法。

2.4 LogBuffer

Log Buffer是重做日志（Redo log）在内存中的缓冲区，默认是16M

2.4.1 日志先行策略（Redo log的作用）

InnoDB使用的是日志先行策略，在持久化数据文件前，保证事务记录成Redo log已经写入磁盘。
问题描述： 日志记录到数据库以后，对应的事务就可以返回给用户，表示事务完成。实际上，数据可能只在内存中进行了修改，并没有刷到磁盘上。如果程序异常或者奔溃，内存中的数据就会消失。
解决问题： InnoDB此时通过Redo log来保证数据一致性。显然记录所有的重做日志不太现实。引入了检查点机制，保证日志已经写入磁盘，下次回复从检查点开始。

2.4.2 宕机恢复数据(从Redo Log和Log Buffer)

当数据进行修改操作的时候，会先写入内存空间，然后写入Log Buffer，在将log buffer中记录变化的日志写入物理磁盘redo log文件中。
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而出现宕机数据虽然写入了内存，但是没有存入物理存储结构中。这时候会使用检查点机制checkPoint，将redo log文件中数据加载到redo log buffer 内存中。再讲最新数据写入mysql的磁盘数据文件中，从而更新数据。
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