小編給大家分享一下MySQL中InnoDB存儲(chǔ)引擎是如何設(shè)計(jì)的，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

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MySQL 中的兩個(gè)成員 binlog 和 redo log。然而，這只是 MySQL 家族里的兩個(gè)小嘍啰，Mysql 可以做到高性能高可靠，靠的絕對(duì)不只有他們倆。

MySQL 里還有什么其他成員呢?

這其中，最底下的存儲(chǔ)引擎層(Storage Engines)，它決定了 MySQL 會(huì)怎樣存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，怎樣讀取和寫入數(shù)據(jù)，也在很大程度上決定了 MySQL 的讀寫性能和數(shù)據(jù)可靠性。

對(duì)于這么重要的一層能力，MySQL 提供了極強(qiáng)的擴(kuò)展性，你可以定義自己要使用什么樣的存儲(chǔ)引擎：InnoDB、MyISAM、MEMORY、CSV，甚至可以自己開發(fā)一個(gè)存儲(chǔ)引擎然后使用它。

通常我們說 Mysql 高性能高可靠，都是指基于 InnoDB 存儲(chǔ)引擎的 Mysql，所以，這一講，先讓我們來看看，除了 redo log，InnoDB 里還有哪些成員，他們都有什么能力，承擔(dān)了什么樣的角色，他們之間又是怎么配合的?

InnoDB 內(nèi)存架構(gòu)

InnoDB 主要分為兩大塊：內(nèi)存和磁盤，讓我們先從內(nèi)存開始。

1、Buffer Pool

正如之前提到的，MySQL 不會(huì)直接去修改磁盤的數(shù)據(jù)，因?yàn)檫@樣做太慢了，MySQL 會(huì)先改內(nèi)存，然后記錄 redo log，等有空了再刷磁盤，如果內(nèi)存里沒有數(shù)據(jù)，就去磁盤 load。

而這些數(shù)據(jù)存放的地方，就是 Buffer Pool。

我們平時(shí)開發(fā)時(shí)，會(huì)用 redis 來做緩存，緩解數(shù)據(jù)庫壓力，其實(shí) MySQL 自己也做了一層類似緩存的東西。

MySQL 是以「頁」(page)為單位從磁盤讀取數(shù)據(jù)的，Buffer Pool 里的數(shù)據(jù)也是如此，實(shí)際上，Buffer Pool 是a linked list of pages，一個(gè)以頁為元素的鏈表。

為什么是鏈表?因?yàn)楹途彺嬉粯樱残枰惶滋蕴惴▉砉芾頂?shù)據(jù)。

Buffer Pool 采用基于 LRU(least recently used) 的算法來管理內(nèi)存。

2、Change Buffer

上面提到過，如果內(nèi)存里沒有對(duì)應(yīng)「頁」的數(shù)據(jù)，MySQL 就會(huì)去把數(shù)據(jù)從磁盤里 load 出來，如果每次需要的「頁」都不同，或者不是相鄰的「頁」，那么每次 MySQL 都要去 load，這樣就很慢了。

于是如果 MySQL 發(fā)現(xiàn)你要修改的頁，不在內(nèi)存里，就把你要對(duì)頁的修改，先記到一個(gè)叫 Change Buffer 的地方，同時(shí)記錄 redo log，然后再慢慢把數(shù)據(jù) load 到內(nèi)存，load 過來后，再把 Change Buffer 里記錄的修改，應(yīng)用到內(nèi)存(Buffer Pool)中，這個(gè)動(dòng)作叫做 merge;而把內(nèi)存數(shù)據(jù)刷到磁盤的動(dòng)作，叫 purge：

merge：Change Buffer -> Buffer Pool

purge：Buffer Pool -> Disk

上面是 MySQL 官網(wǎng)對(duì) Change Buffer 的定義，仔細(xì)看的話，你會(huì)發(fā)現(xiàn)里面提到：Change Buffer 只在操作「二級(jí)索引」(secondary index)時(shí)才使用，原因是「聚簇索引」(clustered indexes)必須是「唯一」的，也就意味著每次插入、更新，都需要檢查是否已經(jīng)有相同的字段存在，也就沒有必要使用 Change Buffer 了;另外，「聚簇索引」操作的隨機(jī)性比較小，通常在相鄰的「頁」進(jìn)行操作，比如使用了自增主鍵的「聚簇索引」，那么 insert 時(shí)就是遞增、有序的，不像「二級(jí)索引」，訪問非常隨機(jī)。

3、Adaptive Hash Index

MySQL 索引，不管是在磁盤里，還是被 load 到內(nèi)存后，都是 B+ 樹，B+ 樹的查找次數(shù)取決于樹的深度。你看，數(shù)據(jù)都已經(jīng)放到內(nèi)存了，還不能“一下子”就找到它，還要“幾下子”，這空間犧牲的是不是不太值得?

尤其是那些頻繁被訪問的數(shù)據(jù)，每次過來都要走 B+ 樹來查詢，這時(shí)就會(huì)想到，我用一個(gè)指針把數(shù)據(jù)的位置記錄下來不就好了?

這就是「自適應(yīng)哈希索引」(Adaptive Hash Index)。自適應(yīng)，顧名思義，MySQL 會(huì)自動(dòng)評(píng)估使用自適應(yīng)索引是否值得，如果觀察到建立哈希索引可以提升速度，則建立。

4、Log Buffer

Log Buffer 里的 redo log，會(huì)被刷到磁盤里。

Operating System Cache

在內(nèi)存和磁盤之間，你看到 MySQL 畫了一層叫做 Operating System Cache 的東西，其實(shí)這個(gè)不屬于 InnoDB 的能力，而是操作系統(tǒng)為了提升性能，在磁盤前面加的一層高速緩存，這里不展開細(xì)講，感興趣的同學(xué)可以參考下維基百科：Page Cache

InnoDB 磁盤架構(gòu)

磁盤里有什么呢?除了表結(jié)構(gòu)定義和索引，還有一些為了高性能和高可靠而設(shè)計(jì)的角色，比如 redo log、undo log、Change Buffer，以及 Doublewrite Buffer 等等。

1、表空間(Tablespaces)

可以看到，Tablespaces 分為五種：The System Tablespace;File-Per-Table Tablespaces;General Tablespace;Undo Tablespaces;Temporary Tablespaces。

其中，我們平時(shí)創(chuàng)建的表的數(shù)據(jù)，可以存放到 The System Tablespace 、File-Per-Table Tablespaces、General Tablespace 三者中的任意一個(gè)地方，具體取決于你的配置和創(chuàng)建表時(shí)的 sql 語句。

2、Doublewrite Buffer

如果說 Change Buffer 是提升性能，那么 Doublewrite Buffer 就是保證數(shù)據(jù)頁的可靠性。

前面提到過，MySQL 以「頁」為讀取和寫入單位，一個(gè)「頁」里面有多行數(shù)據(jù)，寫入數(shù)據(jù)時(shí)，MySQL 會(huì)先寫內(nèi)存中的頁，然后再刷新到磁盤中的頁。

這時(shí)問題來了，假設(shè)在某一次從內(nèi)存刷新到磁盤的過程中，一個(gè)「頁」刷了一半，突然操作系統(tǒng)或者 MySQL 進(jìn)程奔潰了，這時(shí)候，內(nèi)存里的頁數(shù)據(jù)被清除了，而磁盤里的頁數(shù)據(jù)，刷了一半，處于一個(gè)中間狀態(tài)，不尷不尬，可以說是一個(gè)「不完整」，甚至是「壞掉的」的頁。

有同學(xué)說，不是有 Redo Log 么?其實(shí)這個(gè)時(shí)候 Redo Log 也已經(jīng)無力回天，Redo Log 是要在磁盤中的頁數(shù)據(jù)是正常的、沒有損壞的情況下，才能把磁盤里頁數(shù)據(jù) load 到內(nèi)存，然后應(yīng)用 Redo Log。而如果磁盤中的頁數(shù)據(jù)已經(jīng)損壞，是無法應(yīng)用 Redo Log 的。

所以，MySQL 在刷數(shù)據(jù)到磁盤之前，要先把數(shù)據(jù)寫到另外一個(gè)地方，也就是 Doublewrite Buffer，寫完后，再開始寫磁盤。Doublewrite Buffer 可以理解為是一個(gè)備份(recovery)，萬一真的發(fā)生 crash，就可以利用 Doublewrite Buffer 來修復(fù)磁盤里的數(shù)據(jù)。

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