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MySQL十七:Change Buffer

时间:2022-08-27 12:06:48浏览次数:91  
标签:Buffer Pool buffer Change MySQL 操作 change

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在之前的文章《InnoDB的存储结构》介绍的InnoDB的存储结构的组成中,我们知道Change Buffer也是用InnoDB内存结构的组成部分。

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Change Buffer主要是为了在写入是减少磁盘IO而存在的,

一、什么是什么是Change Buffer

「在《Buffer Pool》中介绍了buffer pool会缓存热的数据页和索引页,减少磁盘读操作,而对于磁盘的写操作,innoDB同样也有类似的策略,即通过change buffer缓解磁盘写操作产生的磁盘IO」

  • 「Change Buffer是在【非唯一普通索引页】不在buffer pool中时,当对页进行了写操作时,在不影响数据一致性的前提下。InnoDB会将数据先写入Change Buffer中,等未来数据被读取时,再将 change buffer 中的操作merge到原数据页中」
  • 在MySQL5.5之前,只针对insert做了优化,叫插入缓冲(insert buffer),后面进行了优化,对delete和update也有效,叫做写缓冲(change buffer)。

二、Change buffer 执行过程

「我们知道当执行写操作时,数据页存在于Buffer Pool中时,会直接修改数据页。那如果数据页不存在于Buffer Pool中时,过程会有一些不一样,这种情况会将写操作缓存到Change Buffer中,等未来在特定条件下其合并到Buffer Pool中」。因此当需要执行一个写入操作时,一般分为走Change buffer和不走Change buffer两种情况。

2.1 写入的数据页在内存中

这种情况在在《Buffer Pool》的第4.3.2节 Flush链表写入过程中已经提过了,感兴趣的可以去看看,不看也没关系,这里在写一遍,凑一下字数~~

当我们在写入数据的时候,写入的数据页在内存中,MySQL不会直接更新直接更新磁盘,而是经过以下两个步骤:

  • 第一步:更新Buffer Pool中的数据页,一次内存操作;
  • 第二步:将更新操作顺序写Redo log,一次磁盘顺序写操作;

这样的效率是最高的。顺序写Redo log,每秒几万次,问题不大。

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「这种情况是被更新的数据已经别加载到Buffer Pool的前提下」

  • 「是否会产生数据一致性问题」

    「因此写入的数据页在内存中这中情况不会产生数据一致性问题」

    • 读取数据,会命中缓冲池的页(已经被修改)。
    • 缓冲池LRU数据淘汰,则会将【脏页】刷回磁盘。
    • 数据库奔溃,redo log可以恢复数据。

2.2 写入的数据页不在内存中

当我们修改的数据所在的数据页之前没有别读取过,或者干脆就是一条插入语句,则会经过以下两个步骤:

  • 第一步:在Change buffer中记录这个写入操作,一次内存操作。
  • 第二步:将写入操作顺序写Redo log,一次磁盘顺序写操作;

可以看到,这种方式跟上面的方式「仅仅只是第一步写入的位置不一样而已,而且都是内存操作」

如果没有Change buffer,那更新可能会变成

  • 第一步:先从磁盘读取所在数据页加载到缓冲池,一次磁盘随机读操作;
  • 第二步:更新Buffer Pool中的数据页,一次内存操作;
  • 第三步:将更新操作顺序写Redo log,一次磁盘顺序写操作;

也就是会多一次磁盘IO,磁盘IO相比较内存操作时很慢的,并发下性能就会急剧下降。

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这种方式的效率跟第一次差不多,写缓冲是降低磁盘IO,提升数据库写性能的一种机制。

「是否会产生数据一致性问题」

  • 读取数据,会将Change Buffer中的数据合并到Buffer Pool中。
  • 如果没有读取,Change也会被被定期刷盘到写缓冲系统表空间。
  • 数据库奔溃,redo log可以恢复数据。

「因此写入的数据页不在内存中这中情况也不会产生数据一致性问题」

三、Change Buffer大小配置

「从下图中可以看出,Change Buffer被包含在了Buffer Pool中的,change buffer用的是buffer pool里的内存,由于Buffer Pool的内存大小是有限制的,所以change buffer大小也是有限制的,可通过参数innodb_change_buffer_max_size设置」

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show variables like '%innodb_change_buffer_max_size%';

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  • innodb_change_buffer_max_size表示允许change_buffer占Buffer Pool总大小的百分比,默认值为25%,最大可设置为50%。

    • 当在系统中有大量插入,更新和删除操作时,可以增大innodb_change_buffer_max_size,以提高系统的写入性能。
    • 当在系统中有大量查询操作时,可以减小innodb_change_buffer_max_size,以减少Buffer Pool中数据页的淘汰的概率,提高系统的读取性能。
  • innodb_change_buffer_max_size 设置是动态的,它允许修改设置而无需重新启动服务器。

四、配置Change Buffer的类型

「前面说到Change Buffer在MySQL5.5之后可以支持新增、删除、修改的写入,对于受I/O限制的操作(大量DML、如批量插入)有很大的性能提升价值。但是对于一些特定的场景,可以通过修改innodb_change_buffering来变更Change Buffer支持的类型,分别为插入,删除,清除启用或禁用缓冲,更新操作是插入和删除的组合」

show variables like '%innodb_change_buffering%';

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  • all :默认值,缓冲区插入,删除和清除。
  • none:不缓存任何操作
  • inserts:缓冲区插入操作。
  • deletes:缓冲区删除标记操作。
  • changes:缓冲区插入和删除标记操作。
  • purges:缓冲区在后台发生的物理删除操作。

五、Change buffer被merge的时机

既然Change buffer是单独内存中,写入之后会被合并到Buffer Pool中,那么是时候时候会被merge呢?

「Change buffer会被merge触发时机」

  • 读取Change buffer中记录的数据页时,会将Change buffer合并到buffer Pool 中,然后被刷新到磁盘。
  • 当系统空闲或者slow shutdown时,后台master线程发起merge。
  • change buffer的内存空间用完了,后台master线程会发起merge。
  • redo log写满了,但是一般不会发生。

六、Change buffer为什么只对非唯一普通索引页有效

「不知道大家有没有印象,在本文第一节就重点说了一个词【非唯一普通索引页】,Change buffer只有在非唯一普通索引页时才生效,这是为什么呢?」

相信大家在日常工作中会经常遇到一个问题:「主键冲突」

  • 「主键索引,唯一索引」

    实际上对于【唯一索引】的更新,插入操作都会「先判断当前操作是否违反唯一性约束」,而这个操作就必须要将索引页读取到内存中,此时既然已经读取到内存了,那直接更新即可,没有需要在用Change buffer了。

  • 「非唯一普通索引」

    「不需要判断当前操作是否违反唯一性约束」,也就不需要将数据页读取到内存,因此可以直接使用 change buffer 更新。

「基于此,Change buffer只有对普通索引可以使用,对唯一索引的更新无法生效」

标签:Buffer,Pool,buffer,Change,MySQL,操作,change
From: https://www.cnblogs.com/yunlongn/p/16630261.html

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