Mysql快速学习——InnoDB的内存缓冲池Buffer Pool

1. Buffer Pool

用于缓存表数据与索引数据,把磁盘上的数据加载到缓冲池,避免每次访问都进行磁盘IO,起到加速访问的作用。


InnoDB缓冲池策略
  • 按页(4K)读取
    磁盘读写,并不是按需读取,而是按页读取,一次至少读一页数据(一般是4K),如果未来要读取的数据就在页中,就能够省去后续的磁盘IO,提高效率。
  • “集中读写”的原则(预读)
    数据访问,通常都遵循“集中读写”的原则,使用一些数据,大概率会使用附近的数据,这就是所谓的“局部性原理”。InnoDB会把一些“可能要访问”的页提前加入缓冲池,避免未来的磁盘IO操作。

传统LRU缓冲池算法

为了减少数据移动,LRU一般用链表实现。最常见的玩法是,把入缓冲池的页放到LRU的头部,作为最近访问的元素,从而最晚被淘汰。这里又分两种情况:
(1)页已经在缓冲池里,那就只做“移至”LRU头部的动作,而没有页被淘汰;
(2)页不在缓冲池里,除了做“放入”LRU头部的动作,还要做“淘汰”LRU尾部页的动作;

InnoDB并不直接使用传统的LRU缓冲池算法, 因为传统的LRU缓冲池算法会出现以下问题:
(1)预读失效: 由于预读(Read-Ahead),提前把页放入了缓冲池,但最终MySQL并没有从页中读取数据,称为预读失效。
(2)缓冲池污染: 当某一个SQL语句,要批量扫描大量数据时,可能导致把缓冲池的所有页都替换出去,导致大量热数据被换出,MySQL性能急剧下降,这种情况叫缓冲池污染。


InnoDB对传统LRU旳优化
  • 预读失败优化 - 新老生代机制
    (1)将LRU分为两个部分:新生代(new sublist) + 老生代(old sublist)
    (2)新老生代收尾相连,即:新生代的尾(tail)连接着老生代的头(head);
    (3)新页(例如被预读的页)加入缓冲池时,只加入到老生代头部
    (4)如果数据真正被读取(预读成功),才会加入到新生代的头部
    (5)如果数据没有被读取,则会比新生代里的“热数据页”更早被淘汰出缓冲池


    新老生代机制
  • 缓冲池污染优化 - 老生代停留时间窗口机制
    (1)假设T=老生代停留时间窗口;
    (2)插入老生代头部的页,即使立刻被访问,并不会立刻放入新生代头部;
    (3)只有满足“被访问”并且“在老生代停留时间”大于T,才会被放入新生代头部;


    老生代停留时间窗口机制

buffer_pool相关重要参数
  • innodb_buffer_pool_size
    配置缓冲池的大小,在内存允许的情况下,DBA往往会建议调大这个参数,越多数据和索引放到内存里,数据库的性能会越好。
  • innodb_old_blocks_pct
    老生代占整个LRU链长度的比例,默认是37,即整个LRU中新生代与老生代长度比例是63:37。
  • innodb_old_blocks_time
    老生代停留时间窗口,单位是毫秒,默认是1000,即同时满足“被访问”与“在老生代停留时间超过1秒”两个条件,才会被插入到新生代头部。

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