Master Thread工作方式

　　在前面的文章：InnoDB體系架構——後臺線程 說到：InnoDB存儲引擎的主要工作都是在一個單獨的後臺線程Master Thread中完成。這篇具體介紹該線程的具體實現及該線程可能存在的問題。

一、InnoDB1.0X版本之前的Master Thread

　　Master Thread具有最高的線程優先級別，內部由多個循環組成：主循環（loop）、後臺循環（background loop）、刷新循環（flush loop）、暫停循環（suspend loop），Master Thread會根據數據庫運行的狀態進行循環之間的切換。

　　Loop主循環（大多數操作都在這個循環下

void master_thread() {
    loop:
    for(int i=0; i<10; i++) {
        do thing once per second
        sleep 1 second if necessary
    }
    do things once per then seconds
    goto loop;
}

　　可以發現，loop循環是通過thread sleep來實現的，意味著每秒或者每10每秒的操作並不是十分的精確的，在負載大的情況下，可能會有不同程度的延遲（delay）。

　　每秒一次的操作包括：

1. 日誌緩沖刷新到磁盤（總是）：即使事務沒有提交，InnoDB也會每秒將重做日誌緩沖刷新到重做日誌文件中，因此可以理解為什麽再大的事務提交，時間也是很短的。

2. 合並插入緩沖insert buffer（可能）：並不是每秒刷新的，如果前一秒的IO次數小於5，則認為IO壓力小，可以執行合並插入緩沖的操作。

3. 最多刷新100個InnoDB的緩沖池臟頁到磁盤（可能）：判斷當前緩沖池中臟頁的比例(buf_get_modifyed_ratio_pct)是否超過了配置文件中innodb_max_dirty_pages_pct這個參數（默認為90）如果超過了這個閾值，InnoDB存儲引擎認為需要做同步操作，將100個臟頁寫入磁盤中。

4. 如果當前沒有用戶活動，切換到background loop（可能）

　　每10秒的操作：

1. 刷新100個臟頁到磁盤(可能)

2. 合並至多5個插入緩沖(總是)

3. 將日誌緩沖刷新到磁盤(總是)

4. 刪除無用的undo頁(總是)：InnoDB存儲引擎會執行full purse操作，即刪除無用的Undo頁，對表進行update、delete這類操作，原先行被標記刪除，但是因為一致性讀讀關系，需要保留這些行的版本號，這時候會進行回收刪除。

5. 刷新100個或者10個臟頁到磁盤(總是)

　　接著來看background loop 若當前沒有用戶活動（數據庫空閑時）或者數據庫關閉（shutdown），就會切換到這個循環執行以下操作：

1. 刪除無用的undo頁(總是)

2. 合並20個插入緩沖(總是)

3. 跳回到主循環(總是)

4. 不斷刷新100個頁,直到符合條件(可能,跳轉到flush loop中完成)：如果fulsh loop 頁沒有什麽事情可以做了，InnoDB存儲引擎會切換到suspend loop，將Master Thread刮起。

二、InnoDB1.2.X之前的版本的Master Thread

　　在如今磁盤技術的快速發展中，對於緩沖池向磁盤刷新時都做了一定的hard coding，這些限制很大程度上限制了InnoDB存儲引擎對磁盤IO的性能，尤其是寫入性能。

　　因此提供參數innodb_io_capacity用來表示IO的吞吐量，默認200，對於刷新到磁盤頁的數量，會按照innodb_io_capacity的百分比來控制：

　　　　在合並插入緩沖時，合並插入緩沖的數量為innodb_io_capacity值5%;

　　　　在從緩沖池刷新臟頁時，刷行臟頁的數量為innodb_io_capcity;

　　通過以下為代碼，我們可以得到InnoDB1.2X前Master Thread的工作方式：

void master_thread() {
    loop:
    for(int i=0; i<10; i++) {
        thread_sleep(1)    // sleep 1秒
        do log buffer flush to dish

        if (last_one_second_ios < 5% innodb_io_capacity) {
            do merget 5% innodb_io_capacity insert buffer
        }

        if (buf_get_modified_ratio_pct > innodb_max_dirty_pages_pct) {  // 如果緩沖池中的臟頁比例大於innodb_max_dirty_pages_pct(默認是75時)
            do buffer pool flush 100% innodb_io_capacity dirty page  // 刷新全部臟頁到磁盤
        } else if (enable adaptive flush) {    // 如果開戶了自適應刷新
            do buffer pool flush desired amount dirty page // 通過判斷產生redo log的速度決定最合適的刷新臟頁的數量
        }

        if (no user activetuy) {
            goto background loop
        }
    }

    if (last_ten_second_ios < innodb_io_capacity) {  // 如果過去10內磁盤IO次數小於設置的innodb_io_capacity的值（默認是200）
        do buffer pool flush 100%  innodb_io_capacity dirty page
    }

    do merge 5% innodb_io_capacity insert buffer  // 合並插入緩沖是innodb_io_capacity的5%（10）（總是）
    do log buffer flush to dish
    do flush purge

    if (buf_get_modified_ratio_pct > 70%) {
        do buffer pool flush 100% innodb_io_capacity dirty page
    } else {
        do buffer pool flush 10% innodb_io_capacity dirty page
    }
    goto loop

    backgroud loop:   // 後臺循環
    do full purge     // 刪除無用的undo頁 （總是）
    do merger 5% innodb_io_capacity insert buffer  // 合並插入緩沖是innodb_io_capacity的5%（10）（總是）
    if not idle:      // 如果不空閑，就跳回主循環，如果空閑就跳入flush loop
    goto loop:    // 跳到主循環
    else:
        goto flush loop
    flush loop:  // 刷新循環
    do buf_get_modified_ratio_pct pool flush 100% innodb_io_capacity dirty page // 刷新200個臟頁到磁盤
    if ( buf_get_modified_ratio_pct > innodb_max_dirty_pages_pct ) // 如果緩沖池中的臟頁比例大於innodb_max_dirty_pages_pct的值（默認75%）
        goto flush loop            // 跳到刷新循環，不斷刷新臟頁，直到符合條件
        goto suspend loop          // 完成刷新臟頁的任務後，跳入suspend loop
    suspend loop:
    suspend_thread()               //master線程掛起，等待事件發生
    waiting event
    goto loop;
}

三、InnoDB1.2.x版本的Master Thread

if (InnoDB is idle) {
    srv_master_do_idle_tasks();    // 每10秒操作
} else {
    srv_master_do_active_tasks();    // 每秒操作
}

InnoDB體系架構（四）Master Thread工作方式