在这篇我们介绍了InnoDB文件系统的物理结构，本篇我们继续介绍InnoDB文件系统的IO接口和内存管理。
为了管理磁盘文件的读写操作，InnoDB设计了一套文件IO操作接口，提供了同步IO和异步IO两种文件读写方式。针对异步IO，支持两种方式：一种是Native AIO，这需要你在编译阶段加上LibAio的Dev包，另外一种是simulated aio模式，InnoDB早期实现了一套系统来模拟异步IO，但现在Native Aio已经很成熟了，并且Simulated Aio本身存在性能问题，建议生产环境开启Native Aio模式。
对于数据读操作，通常用户线程触发的数据块请求读是同步读，如果开启了数据预读机制的话，预读的数据块则为异步读，由后台IO线程进行。其他后台线程也会触发数据读操作，例如Purge线程在无效数据清理，会读undo页和数据页；Master线程定期做ibuf merge也会读入数据页。崩溃恢复阶段也可能触发异步读来加速recover的速度。
对于数据写操作，InnoDB和大部分数据库系统一样，都是WAL模式，即先写日志，延迟写数据页。事务日志的写入通常在事务提交时触发，后台master线程也会每秒做一次redo fsync。数据页则通常由后台Page cleaner线程触发。但当buffer pool空闲block不够时，或者没做checkpoint的lsn age太长时，也会驱动刷脏操作，这两种场景由用户线程来触发。Percona Server据此做了优化来避免用户线程参与。MySQL5.7也对应做了些不一样的优化。
除了数据块操作，还有物理文件级别的操作，例如truncate、drop table、rename table等DDL操作，InnoDB需要对这些操作进行协调，目前的解法是通过特殊的flag和计数器的方式来解决。
当文件读入内存后，我们需要一种统一的方式来对数据进行管理，在启动实例时，InnoDB会按照instance分区分配多个一大块内存（在5.7里则是按照可配置的chunk size进行内存块划分），每个chunk又以UNIV_PAGE_SIZE为单位进行划分。数据读入内存时，会从buffer pool的free list中分配一个空闲block。所有的数据页都存储在一个LRU链表上，修改过的block被加到flush_list上，解压的数据页被放到unzip_LRU链表上。我们可以配置buffer pool为多个instance，以降低对链表的竞争开销。
在关键的地方本文注明了代码函数，建议读者边参考代码边阅读本文，本文的代码部分基于MySQL 5.7.11版本，不同的版本函数名或逻辑可能会有所不同。请读者阅读本文时尽量选择该版本的代码。
IO子系统本小节我们介绍下磁盘文件与内存数据的中枢，即IO子系统。InnoDB对page的磁盘操作分为读操作和写操作。
对于读操作，在将数据读入磁盘前，总是为其先预先分配好一个block，然后再去磁盘读取一个新的page，在使用这个page之前，还需要检查是否有change buffer项，并根据change buffer进行数据变更。读操作分为两种场景：普通的读page及预读操作，前者为同步读，后者为异步读
数据写操作也分为两种，一种是batch write，一种是single page write。写page默认受double write buffer保护，因此对double write buffer的写磁盘为同步写，而对数据文件的写入为异步写。
同步读写操作通常由用户线程来完成，而异步读写操作则需要后台线程的协同。
举个简单的例子，假设我们向磁盘批量写数据，首先先写到double write buffer，当dblwr满了之后，一次性将dblwr中的数据同步刷到ibdata，在确保sync到dblwr后，再将这些page分别异步写到各自的文件中。注意这时候dblwr依旧未被清空，新的写Page请求会进入等待。当异步写page完成后，io helper线程会调用buf_flush_write_complete，将写入的Page从flush list上移除。当dblwr中的page完全写完后，在函数buf_dblwr_update里将dblwr清空。这时候才允许新的写请求进dblwr。
同样的，对于异步写操作，也需要IO Helper线程来检查page是否完好、merge change buffer等一系列操作。
除了数据页的写入，还包括日志异步写入线程、及ibuf后台线程。
IO后台线程InnoDB的IO后台线程主要包括如下几类：
IO READ 线程：后台读线程，线程数目通过参数innodb_read_io_threads配置，主要处理INNODB 数据文件异步读请求，任务队列为AIO::s_reads，任务队列包含slot数为线程数 * 256(linux 平台)，也就是说，每个read线程最多可以pend 256个任务；
IO WRITE 线程：后台写线程数，线程数目通过参数innodb_write_io_threads配置。主要处理INNODB 数据文件异步写请求，任务队列为AIO::s_writes，任务队列包含slot数为线程数 * 256(linux 平台)，也就是说，每个read线程最多可以pend 256个任务；
LOG 线程：写日志线程。只有在写checkpoint信息时才会发出一次异步写请求。任务队列为AIO::s_log，共1个segment，包含256个slot；
IBUF 线程：负责读入change buffer页的后台线程，任务队列为AIO::s_ibuf，共1个segment，包含256个slot
所有的同步写操作都是由用户线程或其他后台线程执行。上述IO线程只负责异步操作。
发起IO请求入口函数：os_aio_func
首先对于同步读写请求（OS_AIO_SYNC），发起请求的线程直接调用os_file_read_func 或者os_file_write_func 去读写文件，然后返回。
对于异步请求，用户线程从对应操作类型的任务队列（AIO::select_slot_array）中选取一个slot，将需要读写的信息存储于其中（AIO::reserve_slot）: