详解MySQL数据库Innodb内存结构和其是如何使用内存的？

详解MySQL数据库Innodb内存结构和其是如何使用内存的？

概述

很多朋友可能会有许多关于Innodb如何使用内存的问题。我这里将简单介绍一下innodb内存结构，然后以innodb启动时的分配情况做一个解释。

1. INNODB内存结构

(1) 聚集索引与非聚集索引：

聚集索引：主键，有序，存储顺序与内存一致

非聚集索引：非主键，无序

聚集索引在叶子节点存储的是表中的数据非聚集索引在叶子节点存储的是主键和索引列使用非聚集索引查询出数据时，拿到叶子上的主键再去查到想要查找的数据。(拿到主键再查找这个过程叫做回表)

(2) 缓冲池：

缓冲池用于存放各种数据的缓存。Innodb总是将磁盘中的数据(数据库文件)按页(16K)读取到缓冲池，然后按最近最少使用算法(LRU)来保存缓冲池中的数据。

如果数据库文件需要修改，总是先修改在缓存池中的页(发生修改后，该页为脏页)，然后按一定频率刷新到磁盘中。

(3) insert buffer(插入缓冲)：

使用条件：1.索引是辅助索引;2.索引不是唯一的。

也就是说，主键索引不使用插入缓冲。主键索引是聚集索引，插入是顺序的，执行效率比较高，就不借助缓冲了。

但是，当表中存在辅助索引(非聚集索引，非主键)时，不一定是顺序的了，这时需要离散的访问，插入性能会降低。

所以，对于非聚集索引的插入和更新操作，不是直接插入到索引页中，而是插入到缓冲中，再以一定频率执行插入缓冲和非聚集索引叶子节点的合并操作。

注：由于非主键索引叶子节点存的是主键和当前列值，所以使用非聚集索引查询时，先查辅助索引的那颗树找到对应的主键，再查主键索引的那颗树，会查两次，效率不高。

(4) redo log(重做日志)：

在事务提交的时候，Innodb会先把数据从磁盘中读到内存进行修改，然后把事务日志写到日志缓冲(log buffer)，然后再刷新到重做日志文件(redo log file)中进行持久化，然后再定期刷新到磁盘中。

(5) double write(两次写)：

为防止redo log在写的过程中损坏，我们需要留个备份。若出现故障，先从备份中恢复redo log，再进行数据恢复。

(6) undo log：

记录数据修改前的镜像，用于将未提交的事务回滚到事务开始前的状态。

undo操作：当Innodb存储引擎回滚时，它实际上做的是与之前相关的工作，对于insert操作，Innodb会完成一个delete，对于update，则会执行一个相反的update，将修改前的行放回去。

(7) 自适应哈希索引：

Innodb会监控表上索引的查找频率，若发现建立哈希索引会提升速度，则自动创建哈希索引。不是对整张表建立索引，而是根据访问频率对某些页建立。

(8) 事务提交：

事务进行过程中，每次sql语句执行，都会记录undo log和redo log，然后更新数据形成脏页。然后redo log按照时间或空间等条件进行落盘，undo log和脏页按照checkpoint进行落盘，落盘后相应的redo log就可以删除了。

然后内存中的数据脏页继续按照checkpoint进行落盘。如果此时发生了崩溃，则只使用redo log恢复数据。

2. 一些重要的概念：

NBLOCKS=Innodb_buffer_pool有多个页(block)=innodb_buffer_pool_size/16384(16k)OS_THREADS= if ( innodb_buffer_pool_size >= 1000Mb) = 50000else if (innodb_buffer_pool_size >= 8Mb) = 10000else = 1000 (该值只用在*nixes系统上，对于Windows有一点小的区别计算OS_THREADS)

3. Innodb 使用的内存包括：

innodb_buffer_pool_sizeinnodb_additional_mem_pool_sizeinnodb_log_buffer_sizeadaptive index hash ,size (innodb buffer 索引管理区)= innodb_buffer_pool_size/64system dictionary hash,size(innodb内部字典区) = 6 * innodb_buffer_pool_size/512memory for sync_array,size(用于Innodb内部syncronzation的开销)=OS_THREAD * 512memory for os_event,size(用于innodb内存的syncronzation的开销)=OS_THREAD * 216memory for locking system(内存的锁管理系统),size = 5 * 4 *NBBLOCKS

4. innodb内存使用的计算公式为：

Innodb_buffer_pool_size + innodb_log_buffer_size + innodb_additional_mem_pool_size + 812/16384 * innodb_buffer_pool_size + OS_THREADS * 368

对于812/16384 * Innodb_buffer_pool_size 可以简单的用 innodb_buffer_pool_size / 20　计算，对于OS_THREADS * 368

OS_THREADS * 368 = 17.5 MB if innodb_buffer_pool_size > 1000MB OS_THREADS * 3368 = 3.5 MB if innodb_buffer_pool_size > 8MB

举一个例子：

如果你的innodb_buffer_pool_size有1500MB,innodb_additional_mem_pool_size =20 MB,innodb_log_buffer_size = 8M,

Innodb 将会向系统申请内存为= 1500M + 20M + 8M + 1500/20 M +17.5 = 1620.5M

根据以上的条件可以算出Innodb最根本最需要多少内存，这样对于服务器的内存使用也可以有一个规划了。

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