MySQL 数据库的提速器-写缓存(Change Buffer)

2019/04/10 10:10
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写缓存(Change Buffer) 是一种特殊的数据结构,用于在对数据变更时,如果数据所在的数据页没有在 buffer pool 中的话,在不影响数据一致性的前提下,InnoDB 引擎会将对数据的操作缓存在 Change Buffer 中,这样就省去了从磁盘中读入这个数据页。

将数据页从磁盘读入内存中涉及随机 IO 访问,这也是数据库里面成本最高的操作之一,而利用写缓存(Change Buffer)可以减少 IO 操作,从而提升数据库性能。

关于 MySQL 写缓存(Change Buffer),我们先来看看 InnoDB 的技术架构图:

InnoDB 架构图

Change Buffer 是 Buffer Pool 中的一部分,虽然 Change Buffer 名字叫 Buffer ,但是它也是可以持久化的,在右边的 System Tablespace 中可以看到持久化 Change Buffer 的空间。触发写缓存(Change Buffer)持久化操作有以下几种情况:

  • 1、数据库空闲时,后台有线程定时持久化
  • 2、数据库缓冲池不够用时
  • 3、数据库正常关闭时
  • 4、redo log 写满时

再单独看看 Change Buffer 的架构图,如下所示: Change Buffer 的架构图

图中详细的描述了 Change Buffer 的功能,Change Buffer 中的数据最终还是会刷回到数据所在的原始数据页中,Change Buffer 数据应用到原始数据页,得到新的数据页的过程称之为 merge。merge 过程中只会将 Change Buffer 中与原始数据页有关的数据应用到原始数据页,以下三种情况会发生 merge 操作:

  • 1、原始数据页加载到 Buffer Pool 时。
  • 2、系统后台定时触发 merge 操作。
  • 3、MySQL 数据库正常关闭时。

Change Buffer 的相关设置

上面就是写缓存(Change Buffer)的相关知识,写缓存(Change Buffer)我们也是可以使用命令参数来控制,MySQL 数据库提供了两个对写缓存(Change Buffer)的参数。 Change Buffer 参数

1、innodb_change_buffer_max_size

innodb_change_buffer_max_size 表示 Change Buffer 最大大小占 Buffer Pool 的百分比,默认为 25%。最大可以设置为 50%。

2、innodb_change_buffering

innodb_change_buffering 参数用来控制对哪些操作启用 Change Buffer 功能,默认是:all。innodb_change_buffering 参数有以下几种选择:

--all:      默认值。开启buffer inserts、delete-marking operations、purges
--none: 不开启change buffer
--inserts:  只是开启buffer insert操作
--deletes:  只是开delete-marking操作
--changes:  开启buffer insert操作和delete-marking操作
--purges:   对只是在后台执行的物理删除操作开启buffer功能

对上面写缓存(Change Buffer)如果你还是云里雾里的话,那么我们就用一个案例来说明一下 Change Buffer ,首先我们向数据库中插入两条数据:

mysql> insert into t(id,k) values(id1,k1),(id2,k2);

结合下面这张图来分析这两条插入语句。

图片来源极客时间

假设当前是 K索引树的状态,K1 所在的数据页 page1 在 Buffer Pool 中,k2 所在的数据页不在 Buffer Pool 中,来看看这两条语句的执行流程:

1、对于 k1 这条数据,Page 1 在内存中,所以直接更新内存,不会使用到 Change Buffer;

2、k2 对应的数据页 Page 2 没有在内存中,就在内存的 change buffer 区域,记录下“我要往 Page 2 插入一行”这个信息,这个地方及其关键,并没有从磁盘中将 page2 加载到内存。

3、将上述两个动作记入 redo log 中(图中 3 和 4)。

4、后台线程会定时将 page1 和 Change Buffer 中的数据持久化

主要地方在于步骤二,这就是写缓存(Change Buffer)提高性能的地方,虽然 page2 并没有在内存中,但是并没有妨碍我们往数据库 page2 中插入数据,这就是写缓存(Change Buffer)的巧妙之处,也是写缓存(Change Buffer)提高 MySQL 的地方。

Change Buffer 适用场景

Change Buffer 并不是适用于所有场景,以下两种情况不适合开启 Change Buffer :

  • 1、数据库都是唯一索引

如果数据库都是唯一索引,那么在每次操作的时候都需要判断索引是否有冲突,势必要将数据加载到缓存中对比,因此也用不到 Change Buffer。

  • 2、写入一个数据后,会立刻读取它

写入一个数据后,会立刻读取它,那么即使满足了条件,将更新先记录在 change buffer,但之后由于马上要访问这个数据页,会立即触发 merge 过程。这样随机访问 IO 的次数不会减少,反而增加了 change buffer 的维护代价。所以,对于这种业务模式来说,change buffer 反而起到了副作用。

以下几种情况开启 Change Buffer,会使得 MySQL 数据库明显提升

  • 1、数据库大部分是非唯一索引
  • 2、业务是写多读少
  • 3、写入数据之后并不会立即读取它

总体来说 InnoDB 的写缓存(Change Buffer)应用得当,会极大提高 MySQL 数据库的性能,使用不恰当的话,可能会适得其反。

以上就是今天分享的内容,希望对您的学习或者工作有所帮助,如果您觉得文章不错,欢迎点个赞和转发,谢谢。

最后

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原文出处:https://www.cnblogs.com/jamaler/p/12371205.html

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