InnoDB关键特性学习笔记

插入缓存 Insert Buffer

Insert Buffer是InnoDB存储引擎关键特性中最令人激动与兴奋的一个功能。不过这个名字可能会让人认为插入缓冲是缓冲池中的一个组成部分。其实不然，InnoDB缓冲池中有Insert Buffer信息固然不错，但是Insert Buffer和数据页一样，也是物理页的一个组成部分。

一般情况下，主键是行唯一的标识符。通常应用程序中行记录的插入顺序是按照主键递增的顺序进行插入的。因此，插入聚集索引一般是顺序的，不需要磁盘的随机读取。因为，对于此类情况下的插入，速度还是非常快的。（如果主键类是UUID这样的类，那么插入和辅助索引一样，也是随机的。）

如果索引是非聚集的且不唯一。在进行插入操作时，数据的存放对于非聚集索引叶子节点的插入不是顺序的，这时需要离散地访问非聚集索引页，由于随机读取的存在而导致了插入操作性能下降。这是因为B+树的特性决定了非聚集索引插入的离散性。

Insert Buffer的设计，对于非聚集索引的插入和更新操作，不是每一次直接插入到索引页中，而是先判断插入非聚集索引页是否在缓冲池中，若存在，则直接插入，不存在，则先放入一个Insert Buffer对象中。数据库这个非聚集的索引已经插到叶子节点，而实际并没有，只是存放在另一个位置。然后再以一定的频率和情况进行Insert Buffer和辅助索引页子节点的merge（合并）操作，这时通常能将多个插入合并到一个操作中（因为在一个索引页中），这就大大提高了对于非聚集索引插入的性能。

需要满足的两个条件：

索引是辅助索引；

索引不是唯一的。

辅助索引不能是唯一的，因为在插入缓冲时，数据库并不去查找索引页来判断插入的记录的唯一性。如果去查找肯定又会有离散读取的情况发生，从而导致Insert Buffer失去了意义。

Change Buffer

InnoDB从1.0.x版本开始引入了Change Buffer，可将其视为Insert Buffer的升级。从这个版本开始，InnoDB存储引擎可以对DML操作——INSERT、DELETE、UPDATE都进行缓冲，他们分别是：Insert Buffer、Delete Buffer、Purge buffer。

当然和之前Insert Buffer一样，Change Buffer适用的对象依然是非唯一的辅助索引。

对一条记录进行UPDATE操作可能分为两个过程：

将记录标记为已删除（Delete Buffer）；

真正将记录删除（Purge buffer）。

因此Delete Buffer对应UPDATE操作的第一个过程，即将记录标记为删除。Purge Buffer对应UPDATE操作的第二个过程，即将记录真正的删除。同时，InnoDB存储引擎提供了参数innodb_change_buffering，用来开启各种Buffer的选项。该参数可选的值为：inserts、deletes、purges、changes、all、none。inserts、deletes、purges就是前面讨论过的三种情况。changes表示启用inserts和deletes，all表示启用所有，none表示都不启用。该参数默认值为all。

从InnoDB 1.2.x版本开始，可以通过参数innodb_change_buffer_max_size来控制Change Buffer最大使用内存的数量，innodb_change_buffer_max_size值默认为25，表示最多使用1/4的缓冲池内存空间。而需要注意的是，该参数的最大有效值为50。

在MySQL 5.5版本中通过命令SHOW ENGINE INNODB STATUS，可以观察到类似如下的内容：

mysql> SHOW ENGINE INNODB STATUS\G; …… ------------------------------------- INSERT BUFFER AND ADAPTIVE HASH INDEX ------------------------------------- Ibuf: size 1, free list len 34397, seg size 34399, 10875 merges merged operations: insert 20462, delete mark 20158, delete 4215 discarded operations: insert 0, delete mark 0, delete 0 ……

可以看到这里显示了merged operations和discarded operation，并且下面具体显示Change Buffer中每个操作的次数。insert表示Insert Buffer；delete mark表示Delete Buffer；delete表示Purge Buffer；discarded operations表示当Change Buffer发生merge时，表已经被删除，此时就无需再将记录合并（merge）到辅助索引中了。

Merge Insert Buffer

通过前面的小节读者应该已经知道了Insert/Change Buffer是一棵B+树。若需要实现插入记录的辅助索引页不在缓冲池中，那么需要将辅助索引记录插入到这棵实际B+树中。但是Insert Buffer中的记录何时合并（merge）到真正的辅助索引中呢？

概括地说，Merge Insert Buffer的操作可能发生在以下几种情况下：

辅助索引页被读取到缓冲池时；

Insert Buffer Bitmap页追踪到该辅助索引页已无可用空间时；

Master Thread。