MySQL学习(20):InnoDB引擎逻辑架构、物理架构

1.InnoDB逻辑结构

(1)表空间(在磁盘中是后缀为ibd的文件):一个mysql实例可以对应多个表空间,用于存储记录、索引等数据。

(2)段:分为数据段、索引段、回滚段。数据段 就是B+树的叶子节点,索引段即为B+树的非叶子节点。段用来管理多个区。

(3)区:表空间的单元结构,每个区的大小为1M。默认情况下,InnoDB存储引擎页大小为16K,即一个区中一共有64个连续的页。

(4)页:是InnoDB存储引擎磁盘管理的最小单元,每个页的大小默认为16KB。为了保证页的连续性,InnoDB存储引擎每次从磁盘申请 4-5 个区。

(5)行:InnoDB 存储引擎数据是按行进行存放的。

Trx_id:每次对某条记录进行改动时,都会把对应的事务id赋值给trxid隐藏列。

Roll pointer:每次对某条引记录进行改动时,都会把旧的版本写入到undo日志中。Roll pointer列相当于一个指针,可通过它找到该记录修改前的信息。

2.InnoDB内存结构

2.1Buffer Pool(缓冲池)

缓冲池是主内存中的一个区域,里面可以缓存磁盘上经常操作的真实数据,在执行增删改查操作时,先操作缓冲池中的数据(若缓冲池没有数据,则从磁盘加载并缓存),然后再以一定频率刷新到磁盘,从而减少碰盘IO,加快处理速度。

缓冲池以Page页为单位,底层采用链表数据结构管理Page。根据状态,将Page分为三种类型:

(1)free page:空闲page,未被使用。

(2)clean page:被使用page,数据没有被修改过。

(3)dirty page:脏页,被使用page,数据被修改过,且其数据与磁盘数据产生了不一致。

2.2Change Buffer(更改缓冲区)

*更改缓冲区是针对于非唯一二级索引页

在执行DML语句时,如果这些数据Page没有在Buffer Pool中,系统不会直接操作磁盘,而会将数据变更存在Change Buffer中,在未来数据被读取时,再将数据合并恢复到Buffer Pool中,再将合并后的数据刷新到磁盘中。

2.3Adaptive Hash Index(自适应hash索引)

InnoDB引擎虽然默认不支持hash索引,但InnoDB存储引擎如果观察到hash索引可以提升速度,则会自动建立hash索引,这称之为自适应hash索引。(hash索引在等值查询上比B+tree索引更快)

*自适应哈希索引无需人工干预,是系统根据情况自动完成

*参数:adaptive_hash_index

2.4Log Buffer(日志缓冲区)

日志缓冲区用来保存要写入到磁盘中的log日志数据(redo log、undo log),默认大小为 16MB,日志缓冲区的日志会定期刷新到磁盘中。如果需要更新、插入或删除许多行的事务,增加日志缓冲区的大小可以节省磁盘IO。

*参数:

(1)innodb_log_buffer_size:缓冲区大小

(2)innodb_flush_log_at_trx_commit:日志刷新到磁盘时机

innodb_flush_log_at_trx_commit默认为1。

1:日志在每次事务提交时写入并刷新到磁盘

0:每秒将日志写入并刷新到磁盘一次。

2:日志在每次事务提交后写入,并每秒刷新到磁盘一次。

3.磁盘结构

(1)System Tablespace(系统表空间):更改缓冲区的存储区域。

参数:innodb_file_per_table

(2)File-Per-Table Tablespaces(文件表空间):每个表的文件表空间。

参数:innodb_file_per_table

(3)General Tablespaces(通用表空间):通过 CREATE TABLESPACE 语法创建通用表空间,在创建表时可以指定使用该表空间。

(4)Undo Tablespaces(撤销表空间):存储undo log日志

(5)Temporary Tablespaces(临时表空间):存储用户创建的临时表等数据。

(6)Doublewrite Buffer Files(双写缓冲区):innoDB引擎将数据页从Buffer Pool刷新到磁盘前,先将数据页写入双写缓冲区文件中,便于系统异常时恢复数据。

(7)Redo Log(重做日志):该日志文件由两部分组成:重做日志缓冲(redo log buffer)以及重做日志文件(redo log),前者是在内存中,后者在磁盘中。

当事务提交之后,会把所有修改信息都会存到该日志中,用于在刷新脏页到磁盘,发生错误时,进行数据恢复。

4.后台线程

(1)Master Thread(核心后台线程)

负责调度其他线程,还负责将缓冲池中的数据异步刷新到磁盘中,保持数据的一致性还包括脏页的刷新、合并插入缓存、undo页的回收。

(2)IO Thread

在InnoDB存储引擎中,大量使用了AIO来处理IO请求,这样可以极大地提高数据库的性能。而IO Thread主要负责这些IO请求的回调。

(3)Purge Thread

主要用于回收事务已经提交了的undo log,在事务提交之后,undolog可能不用了,就用它来回收。

(4)Page Cleaner Thread

协助 Master Thread 刷新脏页到磁盘的线程,它可以减轻 Master Thread 的工作压力,减少阻塞

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