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# innodb体系结构
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## innodb体系结构
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innodb体系结构由如下部分构成
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- innodb存储引擎内存池
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- 后台线程
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- 磁盘上的文件数据
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innodb内存池由多个内存块构成，内存快负责如下功能：
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- 维护进程、线程访问的内部数据结构
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- 对磁盘上的文件数据进行缓存（加快读取速度），同时缓存对磁盘数据的修改
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- redo log缓冲
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在innodb存储引擎中，后台线程主要负责刷新内存池中的数据，保证内存缓存为最新状态。此时后台线程还负责将内存池中的修改刷新到磁盘中。
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## 后台线程
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innodb采用多线程模型，存在多个后台线程，每种后台线程负责不同的后台任务。
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### Master Thread
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Master Thread主要负责将内存池中的缓存数据异步刷新到磁盘中，包括脏页的刷新、合并`插入缓冲`（insert buffer），undo页的回收等。
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### IO Thread
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innodb中使用AIO来处理IO请求，IO Thread主要则用来处理异步IO的回调，其中`innodb_read_io_threads`和`innodb_write_io_threads`默认均为4个。
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```sql
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show variables like 'innodb_%_io_threads'
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```
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|Variable_name|Value|
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|-------------|-----|
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|innodb_read_io_threads|4|
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|innodb_write_io_threads|4|
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### Purge Thread
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当事务被提交之后，其对应的undo log不再会被需要，需要Purge Thread来回收已经使用的undo页。
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可以设置多个purge threads，默认情况下，mysql 8的purge threads为4个：
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```sql
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show variables like 'innodb_purge_threads'
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```
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|Variable_name|Value|
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|-------------|-----|
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|innodb_purge_threads|4|
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### Page Cleaner Thread
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page cleaner thread将脏页刷新的任务放到单线程中来完成，从而减轻原Master Thread的工作以及减少对用户查询线程的阻塞。
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## 内存
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### 缓冲池
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innodb存储引擎是基于磁盘存储的，并将记录基于页的方式进行管理。为了提升数据库系统的读写性能，通常采用缓冲池来提升数据库的整体性能。
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> ### 缓冲池原理
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> #### 读缓冲
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> 在数据库读取磁盘上的页面时，会将丛磁盘上读取到的页存放到缓冲池中，后续再读取相同的页数据时，先丛缓冲池中查找。如果缓冲池中存在该页，直接从缓冲池中读取。
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> #### 写缓冲
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> 在数据库针对磁盘上的页数据进行修改时，首先会尝试修改缓冲池中的页数据，并且，缓冲池中的页数据会定期刷新到磁盘中。
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> 缓冲池刷新页到磁盘中的操作，由checkpoint机制进行触发，并不会在每次更新缓冲池中的页数据后立马触发。
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### 缓冲池参数配置
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对于innodb，其缓冲池大小通过`innodb_buffer_pool_size`来配置。默认情况下，`innodb_buffer_pool_size`大小为128M.
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```sql
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show variables like 'innodb_buffer_pool_size'
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```
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|Variable_name|Value|
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|-------------|-----|
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|innodb_buffer_pool_size|134217728|
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缓冲池中缓存的数据页类型如下：
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- 索引页
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- 数据页
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- 插入缓冲（insert buffer）
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- 自适应哈希索引
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- innodb存储的锁信息
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- 数据字典信息
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在mysql 8中，innodb可以支持多个缓冲池实例，每个页根据hash值不同被散列到不同缓冲池实例中，这样可以提高应用的并发能力。
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缓冲池实例数量可以通过`innodb_buffer_pool_instances`变量来进行设置，该变量默认值为1.
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#### innodb_buffer_pool_size
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当修改`innodb_buffer_pool_size`时，操作将会在chunk上执行。chunk size通过`innodb_buffer_pool_chunk_size`来配置。
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令`M = innodb_buffer_pool_chunk size * innodb_buffer_pool_instances`
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`innodb_buffer_pool_size`必须等于`M`或是`M`的整数倍。如果`innodb_buffer_pool_size`不等于M且不是M的整数倍，那么`innodb_buffer_pool_size`将会被自动调整到等于M或是M的整数倍。
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> #### 设置innodb_buffer_pool_size示例
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> `innodb_buffer_pool_chunk_size`其默认大小为128M，如果将`innodb_buffer_pool_instances`调整为16，那么`M`值为`128M * 16 = 2G`.
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> ##### 将innodb_buffer_pool_size设置为8G
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> 由于`8G = 2G * 4`，那么8G是2G的整数倍，此时该innodb_buffer_pool_size有效
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> ##### 将innodb_buffer_pool_size设置为9G
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> 由于9G不是2G的整数倍，那么innodb_buffer_pool_size将会被自动调整到10G，10G是2G的整数倍
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