這篇文章主要介紹“MySQL中的數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖池怎么管理”，在日常操作中，相信很多人在MySQL中的數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖池怎么管理問(wèn)題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡(jiǎn)單好用的操作方法，希望對(duì)大家解答”MySQL中的數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖池怎么管理”的疑惑有所幫助！接下來(lái)，請(qǐng)跟著小編一起來(lái)學(xué)習(xí)吧！

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對(duì)于使用InnoDB存儲(chǔ)引擎的表來(lái)說(shuō)，是以頁(yè)為單位來(lái)管理存儲(chǔ)空間的，作為內(nèi)存和磁盤(pán)之間換入換出的基本粒度。當(dāng)我們將某頁(yè)從磁盤(pán)中加載到內(nèi)存中，會(huì)進(jìn)行磁盤(pán)I/O。而磁盤(pán)I/O的開(kāi)銷(xiāo)非常影響整體性能，如果我們直接從內(nèi)存中讀取相應(yīng)的頁(yè)，那豈不是減少了磁盤(pán)I/O帶來(lái)的性能損耗，效率則會(huì)提升很多?；诖?，緩沖池（Buffer Pool）出現(xiàn)了，那么接下來(lái)，我們就來(lái)談?wù)処nnoDB中的Buffer Pool。

緩沖池（Buffer Pool）

有人會(huì)想，既然緩沖池這么好，那我們將所有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)到緩沖池中不就好了，不不不，緩沖池是操作系統(tǒng)分配的一片連續(xù)的內(nèi)存。而內(nèi)存相比于磁盤(pán)的容量小得多，并且價(jià)格昂貴。那么操作系統(tǒng)會(huì)給緩沖池分配多少內(nèi)存呢？

• 默認(rèn)情況下，緩沖池的大小為128MB；

當(dāng)然，如果你的機(jī)器的內(nèi)存容量非常大，可以在配置文件中配置啟動(dòng)選項(xiàng)參數(shù)innodb_buffer_pool_size單位是字節(jié)，最小不能小于5MB。

緩沖池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

緩沖池將操作系統(tǒng)分配的這一片連續(xù)的內(nèi)存，劃分成若干個(gè)大小默認(rèn)為16KB的頁(yè)（緩沖頁(yè)）【此時(shí)還沒(méi)有真正的磁盤(pán)頁(yè)被緩存到Buffer Pool中】，當(dāng)我們從磁盤(pán)中換入一個(gè)頁(yè)到緩沖池中，如何分配位置呢？因此就需要一些控制信息來(lái)標(biāo)識(shí)這些緩沖池中的緩沖頁(yè)，這些控制信息都存放在一個(gè)叫控制塊的內(nèi)存區(qū)域中，與緩沖頁(yè)一一對(duì)應(yīng)。控制塊的大小也是固定的。因此在這片連續(xù)的內(nèi)存空間中，難免會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片。綜上，緩沖池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下：

• 緩沖頁(yè)

• 控制塊：頁(yè)號(hào)、緩沖頁(yè)在緩沖池中的地址、鏈表節(jié)點(diǎn)信息等。

• 內(nèi)存碎片【若內(nèi)存分配得當(dāng)，內(nèi)存碎片可有可無(wú)】

緩沖池的管理

上面在控制塊中提到了鏈表節(jié)點(diǎn)信息，那么鏈表節(jié)點(diǎn)是用來(lái)做什么的呢？是為了更好的管理緩沖池中的頁(yè)。而鏈表就是用來(lái)鏈接控制塊的，因?yàn)榭刂茐K與緩沖頁(yè)是一一對(duì)應(yīng)的。

1）空閑鏈表

將所有空閑的緩沖頁(yè)對(duì)應(yīng)的控制塊鏈接起來(lái)，形成的鏈表。

解決的問(wèn)題：從磁盤(pán)中換入一個(gè)頁(yè)到緩沖池中，如何區(qū)分緩沖池中的哪個(gè)頁(yè)是空閑的呢？而有了空閑鏈表之后，換入一個(gè)磁盤(pán)頁(yè)到緩沖池中時(shí)，就直接從空閑鏈表中獲取一個(gè)空閑的緩沖頁(yè)，并將磁盤(pán)頁(yè)中對(duì)應(yīng)的信息填到緩沖頁(yè)對(duì)應(yīng)的控制塊中，然后將該控制塊從空閑鏈表中刪除即可。

2）更新鏈表

若修改了緩沖池中的緩沖頁(yè)的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致其與磁盤(pán)中數(shù)據(jù)不一致，該頁(yè)稱(chēng)為臟頁(yè)。將所有臟頁(yè)對(duì)應(yīng)的控制塊鏈接起來(lái)形成更新鏈表，在將來(lái)的某個(gè)時(shí)間根據(jù)該鏈表將對(duì)應(yīng)緩存頁(yè)的數(shù)據(jù)刷新到磁盤(pán)中。

3）LRU鏈表

緩沖池的大小是有限的，如果緩存的頁(yè)超出了緩沖池的大小，即沒(méi)有空閑的緩沖頁(yè)了，當(dāng)有新的頁(yè)要添加到緩沖池中時(shí)，采取LRU的策略將舊的緩沖頁(yè)從緩沖池中移除，然后將新的頁(yè)添加進(jìn)來(lái)。由于LRU鏈表涉及的內(nèi)容較多，我們接下來(lái)單獨(dú)介紹。

LRU鏈表所蘊(yùn)含的“哲理”

先提一下預(yù)讀機(jī)制

在I/O上的優(yōu)化機(jī)制，預(yù)讀顧名思義，會(huì)異步地把某些頁(yè)面加載到緩沖池中，預(yù)計(jì)很快就會(huì)需要這些頁(yè)面，這些請(qǐng)求在一個(gè)范圍內(nèi)引入所有頁(yè)面，就是所謂的 局部性原理，目的是減少磁盤(pán)I/O。

了解預(yù)讀機(jī)制之前，先回顧一下InnoDB邏輯存儲(chǔ)單元：表空間（tablespace）→段（segment ）→區(qū)（extent）→頁(yè)（page）。其中特意提一下區(qū)，后面會(huì)用到：一個(gè)區(qū)就是物理位置上連續(xù)的64個(gè)頁(yè)，即一個(gè)區(qū)的大小是1MB.

預(yù)讀機(jī)制可以細(xì)分為以下兩種：

• Linear read-ahead（線性預(yù)讀）：一種基于按順序訪問(wèn)的緩沖池中的頁(yè)面來(lái)預(yù)測(cè)可能很快需要哪些頁(yè)面的技術(shù)。通過(guò)配置參數(shù)innodb_read_ahead_threshold，若順序訪問(wèn)的某個(gè)區(qū)的頁(yè)面超過(guò)這個(gè)參數(shù)的值，會(huì)觸發(fā)異步讀請(qǐng)求來(lái)讀取下一個(gè)區(qū)中全部的頁(yè)面到緩沖池中。

• Random read-ahead（隨機(jī)預(yù)讀）：可以根據(jù)緩沖池中已經(jīng)存在的頁(yè)面預(yù)測(cè)何時(shí)可能需要頁(yè)面，而不管這些頁(yè)面的讀取順序如何。如果在緩沖池中發(fā)現(xiàn)同一個(gè)區(qū)段的13個(gè)連續(xù)頁(yè)面，InnoDB會(huì)異步發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求來(lái)預(yù)取該區(qū)段的剩余頁(yè)面。通過(guò)配置變量innodb_random_read_ahead來(lái)控制隨機(jī)讀的。

傳統(tǒng)LRU對(duì)緩沖頁(yè)是如何管理的呢？

利用LRU算法對(duì)最近最少使用的緩沖頁(yè)進(jìn)行管理，形成對(duì)應(yīng)的鏈表，方便用于淘汰。

當(dāng)訪問(wèn)一個(gè)頁(yè)【即最近訪問(wèn)】

• 該頁(yè)在緩沖池中，將對(duì)應(yīng)控制塊移至LRU鏈表頭部

• 該頁(yè)不在緩沖池中，淘汰尾部最近最少使用的頁(yè)，從磁盤(pán)中加載進(jìn)來(lái)該頁(yè)并放在LRU鏈表頭部

那么為什么InnoDB不使用這么直觀的LRU算法呢？原因如下：

1. 預(yù)讀失效

   預(yù)讀到緩沖池中的頁(yè)都會(huì)放到LRU鏈表的頭部，但其中很多頁(yè)可能并不會(huì)被讀取。

2. 緩沖池污染

   很多使用頻率較低的頁(yè)加載到緩沖池中，會(huì)把使用頻率較高的頁(yè)從緩沖池中淘汰掉。比如全表掃描

優(yōu)化后的LRU對(duì)緩沖頁(yè)是如何管理的呢？

基于上述缺點(diǎn)，優(yōu)化后的具體方法將傳統(tǒng)LRU鏈表劃分為兩部分：熱數(shù)據(jù)區(qū)域【年輕區(qū)】&冷數(shù)據(jù)區(qū)域【老年區(qū)】

• 熱數(shù)據(jù)區(qū)域【年輕區(qū)】：使用頻率高的緩沖頁(yè)

• 冷數(shù)據(jù)區(qū)域【老年區(qū)】：使用頻率低的區(qū)域

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下所示：

如圖所示，熱數(shù)據(jù)區(qū)域與冷數(shù)據(jù)區(qū)域分別占用不同比例，那么我們可以通過(guò)innodb_old_blocks_pct啟動(dòng)選項(xiàng)來(lái)控制冷數(shù)據(jù)區(qū)域所占比例。

改進(jìn)后的LRU如何更好的解決預(yù)讀失效問(wèn)題呢？

• 某個(gè)頁(yè)在初次加載到緩沖池中時(shí)，先淘汰掉冷數(shù)據(jù)區(qū)域尾部的控制塊（即其對(duì)應(yīng)的頁(yè)淘汰掉），然后新頁(yè)對(duì)應(yīng)的控制塊會(huì)先放到冷數(shù)據(jù)區(qū)域的頭部。

• 若后續(xù)該頁(yè)不被進(jìn)行訪問(wèn)就會(huì)慢慢從冷數(shù)據(jù)區(qū)域中被淘汰掉，總體不會(huì)影響熱數(shù)據(jù)區(qū)域訪問(wèn)頻繁的緩沖頁(yè)。

改進(jìn)后的LRU如何更好的解決緩沖池污染問(wèn)題呢？

先說(shuō)結(jié)論，并沒(méi)有很好的優(yōu)化這個(gè)問(wèn)題，原因如下【以全表掃描為例】：

• 某個(gè)初次訪問(wèn)的頁(yè)同樣會(huì)放到冷數(shù)據(jù)區(qū)域的頭部，但后續(xù)訪問(wèn)又會(huì)將其放到熱數(shù)據(jù)區(qū)域的頭部，這樣同樣會(huì)把訪問(wèn)頻率較高的頁(yè)給擠掉。

那么到底該如何解決緩沖池污染問(wèn)題呢？

• 緩沖池引入了冷數(shù)據(jù)區(qū)域時(shí)間窗口機(jī)制，即只有后續(xù)訪問(wèn)該頁(yè)與第一訪問(wèn)該頁(yè)的時(shí)間間隔大于規(guī)定的窗口值，就會(huì)將該頁(yè)從冷數(shù)據(jù)區(qū)域移到熱數(shù)據(jù)區(qū)域的頭部。小于規(guī)定的窗口值，就不會(huì)進(jìn)行移動(dòng)操作。

• 同樣，窗口值可通過(guò)innodb_old_blocks_time參數(shù)【單位ms】來(lái)設(shè)置，默認(rèn)1000ms，而1s會(huì)篩選掉大部分像全表掃描這樣的操作。比如在一次全表掃描過(guò)程中，多次訪問(wèn)一個(gè)頁(yè)面的時(shí)間間隔不會(huì)超過(guò)1s。

緩沖池VS查詢(xún)緩存

緩沖池和查詢(xún)緩存是一個(gè)東西嗎？→不是

• 緩沖池會(huì)盡量將經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)保存起來(lái)，在MySQL進(jìn)行頁(yè)面讀操作的時(shí)候，首先會(huì)判斷該頁(yè)面是否在緩沖池中，如果存在就直接讀取，如果不存在，就會(huì)通過(guò)內(nèi)存或磁盤(pán)將頁(yè)面存放到緩沖池中再進(jìn)行讀取。

• 查詢(xún)緩存是提前把查詢(xún)結(jié)果緩存起來(lái)，這樣下次不需要執(zhí)行就可以直接拿到結(jié)果。需要說(shuō)明的是，在MySQL中的查詢(xún)緩存，不是緩存查詢(xún)計(jì)劃，而是查詢(xún)對(duì)應(yīng)的結(jié)果。命中條件苛刻，而且只要數(shù)據(jù)表發(fā)生變化，查詢(xún)緩存就會(huì)失效，因此命中率低。

到此，關(guān)于“MySQL中的數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖池怎么管理”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)?lái)更多實(shí)用的文章！

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