InnoDB體系架構（二）內存

　　上篇文章 InnoDB體系架構（一）後臺線程 介紹了MySQL InnoDB存儲引擎後臺線程：Master Thread、IO Thread、Purge Thread、Page Cleaner Thread 四種。

　　這篇文章將介紹 InnoDB體系架構中的內存，主要有四小結分別為：緩沖池、緩沖池的管理、重做日誌緩沖、額外內存緩沖。

　　以下圖為InnoDB存儲引擎的內存結構。

一、緩沖池

　　InnoDB存儲引擎是基於磁盤存儲的，按照頁的方式進行管理的，理解為基於磁盤的數據庫系統。在數據庫系統中，由於CPU（快）與磁盤（慢）數據之間的差異，通常使用緩沖池技術來提高數據庫的整體性能。

　　在數據庫進行讀取時，首先將磁盤讀到的頁放入緩沖池中，在下次讀取相同頁時候，如果該頁存在於緩沖池，則優先讀取。

　　對於數據庫中頁的修改操作，首先先操作緩沖池中的頁，然後再通過一種名為Checkpoint的機制 按照一定的頻率刷新到磁盤中。

查看InnoDB存儲引擎緩沖池可以通過:
show variables like ‘innodb_buffer_pool_size‘\G

　　自InnoDB1.0+開始，緩沖池有多個，為了減少數據庫內部的資源競爭，通過設置 innodb_buffer_pool_instance 來設置緩沖池數量。

二、緩沖池管理（LRU List、Free List 和 Flush List）

　　1. LRU List

　　上面說到緩沖池是一個內存區域，裏面存放了各種類型的頁，那麽是如何管理的呢？

　　InnoDB存儲引擎的緩沖池是通過LRU算法來進行管理的，即最頻繁使用的頁在LRU列表的前端，最少使用的頁在LRU列表的尾端。

　　緩沖池中頁的大小默認為16KB，與普通的LRU算法稍有不同的是，InnoDB使用LRU算法進行管理時加入了 midpoint（默認將新讀取到的頁存放到列表長度為5/8出）可以通過innodb_old_blocks_pct控制。為什麽這麽做呢？ 主要是為了防止某些SQL操作，可能會訪問大量的頁（超過了原本LRU列表的數量）從而原本熱點數據被移除，引起性能問題。

　　至於mid中的數據多久會加入到LRU的熱端呢？ 可以通過 set global innodb_old_blocks_time=1000 進行設置。

　　2. Free List

　　在數據庫剛啟動的時候，LRU是空的（沒有頁），這時候頁都存放在一個叫Free List中，當需要從緩沖池中分頁時，會從Free列表中查找可用的空閑頁，若有，將頁從Free List中刪除，放入LRU List中，否則根據LRU List 淘汰算法，淘汰LRU List的末尾頁。

　　InnoDB1.0+開始支持壓縮頁功能，將原本16KB的頁壓縮為1KB、2KB、4KB、8KB。對於非16KB的頁，通過unzip_LRU列表進行管理。 其中LRU列表包含了uzip_LRU列表。

　　如果需要從緩沖池中申請頁大小為4KB的頁時，有以下步驟：

　　1) 檢查4KB的unzip_LRU 列表是否有空閑頁

　　2) 有，則使用。

　　3) 否則，檢查8KB的unzip_LRU 列表

　　4) 有則將頁分為 2個 4KB的頁，存放到4KB的unzip_LRU列表中。

　　5) 若不能是，則拆16KB的。

　　3. Flush List

　　在LRU列表中頁被修改後，該頁被稱為了臟頁，因為緩沖池中的頁和磁盤頁數據不一致，這時候數據庫會通過Checkpoint機制將臟頁刷新到磁盤。臟頁存在於LRU和Flush列表中，LRU列表用來管理緩沖池中頁到可用性，FLush列表用來管理將頁刷新回磁盤，兩者互不影響。

三、重做日誌緩沖

　　InnoDB存儲引擎會首先將重做日誌緩沖放到重做日誌緩沖區，然後按照一定頻率刷新到重做日誌文件。一般默認8M（滿足絕大部分應用）

　　以下三種情況都會將重做日誌緩沖刷新到日誌文件中：

　　1）Master Thread 每秒刷新一次至日誌文件中；

　　2）每個事務提交會將重做日誌緩沖刷新到重做日誌日誌中。

　　3）當重做日誌緩沖剩余空間小於1/2時。

四、額外的內存池

　　 在innoDB存儲引擎中，對內存的管理是通過一種稱為內存堆(heap)的方式進行。在對一些數據結構本身的內存進行分配時，需要從額外的內存池中進行申請，當該區域的內存不夠時，需要從緩沖池中申請。

　　例如L:分配了緩沖池，但是每個緩沖池中的幀緩沖(frame buffer)還有對應的緩沖控制對象(buffer control block)，這些記錄了一些諸如LRU、鎖、等待等信息，而這個對象的內存就需要從額外內存池中申請。因此在申請了很大的緩沖池是也要考慮相應增加這個值。

InnoDB體系架構（二）內存