詳解MySQL InnoDB存儲引擎的內存管理

存儲引擎之內存管理

在InnoDB存儲引擎中，數據庫中的緩沖池是通過LRU(Latest Recent Used，最近最少使用)算法來進行管理的，即最頻繁使用的頁在LRU列表的最前段，而最少使用的頁在LRU列表的尾端，當緩沖池不能存放新讀取到的頁時，首先釋放LRU列表尾端的頁。

上面的圖中，我使用8個數據頁來表示隊列，具體作用，先賣個關子。在InnoDB存儲引擎中，緩沖池中頁的默認大小是16KB，LRU列表中有一個midpoint的位置，新讀取到的數據頁並不是直接放入到LRU列表的首部，而是放入到LRU列表的midpoint位置，這個操作稱之為midpoint insertion stategy，也叫中間點插入策略。在默認配置下，該位置在LRU長度的5/8處，這也就是上面使用8個數據頁的作用。下面的圖示意瞭新的數據頁的插入過程：

mitpoint的位置可通過參數innodb_old_blocks_pct控制，如下：

mysql> show variables like 'innodb_old_blocks_pct';
+-----------------------+-------+
| Variable_name         | Value |
+-----------------------+-------+
| innodb_old_blocks_pct | 37    |
+-----------------------+-------+
 row in set (. sec)

從上面的例子看出，結果是37，這個37意味著新讀取的頁將被插入到大概距離LRU列表尾端37%的位置，差不多3/8的位置，在InnoDB存儲引擎中，midpoint之前的頁稱為new列表，後面的頁稱之為old列表，new列表中的頁是最為活躍的數據。

為什麼不直接把數據頁放在LRU隊列的首部？

之所以不把新讀取的數據頁放在LRU隊列的首部，是因為某些全表掃描的SQL操作可能會將所有的熱點數據都刷新出LRU隊列，導致下一次訪問熱點數據的時候，必須從磁盤中取相應的數據，從而影響緩沖池的效率。為瞭解決這個問題，InnoDB使用另外一個參數來管理LRU列表，就是innodb_old_blocks_time，用於表示頁讀取到midpoint之後，多久才會加入到LRU列表的熱端。因此當需要執行上述所說的SQL操作時，可以通過下面的方法盡可能使LRU列表中的熱點數據不被刷出。

mysql> set global innodb_old_blocks_time=;
Query OK,  rows affected (0.00 sec)

這表示在1000s之後，才允許這些數據刷新到LRU列表的熱端。

如果在實際情況中，數據頁活躍的比率不止63%，用戶還可以通過設置innodb_old_blocks_pct來減少熱點頁可能被刷出的概率。

mysql> set global innodb_old_blocks_pct=;                                                                                                     
Query OK,  rows affected (0.00 sec)

當數據庫剛啟動時，LRU的內容是空的，這個時候，所有的數據頁都放在Free列表中，當需要從緩沖池中分頁時，首先從Free列表中查找是否有可用的Free頁，如果存在，則將該頁從Free頁中刪除，然後放入到LRU的列表中。淘汰掉LRU列表末尾的數據頁，將該內存空間分配給新的頁。這個過程的流程圖如下：

當LRU列表中的頁從old部分加入到new部分時，稱此時發生的操作是page made young，而因為innodb_old_blocks_time的設置而沒有從old部分移動到new部分的操作稱之為page_not_made young。可以通過show engine innodb status來觀察LRU列表以及Free列表的使用情況和運行狀態。

mysql> show engine innodb status\G
***
***
----------------------
BUFFER POOL AND MEMORY
----------------------
Total large memory allocated 
Dictionary memory allocated 
Buffer pool size   
Free buffers       
Database pages     
Old database pages 
Modified db pages  
Pending reads      
Pending writes: LRU , flush list , single page 
Pages made young , not young 
0.00 youngs/s, 0.00 non-youngs/s
Pages read , created , written 
0.00 reads/s, 0.00 creates/s, 0.00 writes/s
No buffer pool page gets since the last printout
Pages read ahead 0.00/s, evicted without access 0.00/s, Random read ahead 0.00/s
LRU len: , unzip_LRU len: 
I/O sum[]:cur[], unzip sum[]:cur[]
--------------
ROW OPERATIONS
--------------
 queries inside InnoDB,  queries in queue
 read views open inside InnoDB
Process ID=, Main thread ID=, state: sleeping
Number of rows inserted , updated , deleted , read 
0.00 inserts/s, 0.00 updates/s, 0.00 deletes/s, 0.00 reads/s
----------------------------
END OF INNODB MONITOR OUTPUT
============================

 row in set (0.00 sec)

    從上面的結果可以看到：當前buffer pool size總共有8191個頁，每個數據頁的大小是16k，總共的大小是8191*16k=128M的緩沖池，其中Free buffers表示當前Free列表中頁的數量。page made young顯示瞭LRU列表中頁移動到前端的次數，因為該服務器在運行階段沒有改變innodb_old_blocks_time的值，因此not young為0，youngs/s、non_youngs/s表示每秒這兩類操作的次數。

    InnoDB存儲引擎從1.0.x版本開始支持壓縮頁的功能，即將原本16kb的數據頁壓縮成1KB、2KB、4KB和8KB。對於非16KB的頁，是通過unzip_LRU來管理的，上述命令中的第22行就顯示瞭壓縮頁和非壓縮頁的信息。

需要註意的一點是Free buffers的值與Database Pages的值之和不一定等於buffer pool size，因為緩沖池中的頁可能還會被分配各自適應哈希索引、鎖信息等頁，而這部分頁並不需要LRU算法進行維護。

臟頁

     在LRU列表中的頁被修改之後，這個頁就稱之為“臟頁”，即緩沖池中的數據頁和磁盤上的數據產生瞭不一致，緩沖池的數據比較新，這時數據庫會通過checkpoint機制將臟頁刷新回磁盤，而Flush列表中的頁也就是臟頁列表，臟頁既存在於LRU列表中，也存在與Flush列表中，LRU列表用來管理緩沖池中頁的可用性，Flush列表用來管理將頁刷新回磁盤，二者不影響。Flush列表也可以通過show engine innodb status來查看，前面的結果列表中的第13行，modified db pages就是當前的臟頁數量，用戶可以通過元數據表INNODB_BUFFER_PAGE_LRU表來查看。

以上就是詳解MySQL InnoDB存儲引擎的內存管理的詳細內容，更多關於InnoDB 內存管理的資料請關註WalkonNet其它相關文章！

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