Buffer Pool

MySQL 的数据存在磁盘，但是不能每次读取数据都从磁盘里去，这样磁盘IO太频繁，存在性能问题。
InnoDB设计了一个缓存池（Buffer Pool），缓冲池在内存中。
默认配置Buffer Pool大小为128MB，可以通过innodb_buffer_pool_size参数调整。一般调整为可用物理内存的60%~80%。

Buffer Pool缓存什么？

InnoDB会把存储的数据划分为若干页，以页作为磁盘与内存的交互的基本单位，一个页默认大小为16KB，Buffer Pool中也是由页构成。
Buffer Pool除了缓存索引页 和 数据页，还包括undo页，插入缓存页、自适应哈希索引、锁信息等等。

Buffer Pool管理

InnoDB为每个缓存页都创建了一个控制块（类似于文件系统的PCB）

控制块信息包括：缓存页的表空间、页号、缓存页地址、链表节点等等

空闲页（Free 链表）

为了能够快速找到空闲的缓存页，可以使用链表结构，将空闲缓存页的控制块作为链表的节点，这个链表称为：Free 链表

脏页（Flush 链表）

与Free 链表类似

提高缓存命中率

使用简单的LRU算法会导致两个问题：

• 预读失效
• Buffer Pool污染

预读失效

• MySQL有预读机制：
  MySQL在加载数据页时，会提前把它相邻的数据页一并加载进来，目的是较少磁盘IO。原理是程序具有空间局部性。
• 预读失效：这些被提前加载进来的数据页，并没有被访问，相当于这个预读是白做了。这就是预读失效。
• 解决：改进LRU算法，将LRU划分为2个区域：old 区 和 young区
  
  预读的数据页放到old区，真正访问的也放到young区。如果预读也一直没被访问，就会从old区域移除。
  young被淘汰的页，会挤到old区的头部。

Buffer Pool 污染

当一个SQL语句扫描大量数据时，会把Buffer Pool的所有数据替换出去，导致大量热数据被淘汰了。
等这些热数据再次被访问时，就没有命中，再次进行磁盘IO，导致性能下降。

解决：
young区里是热数据，提高数据进入young的门槛，可以解决这个问题。
MySQL的解决方法：进入young区条件增加一个停留在old区域的时间判断。 具体如下：

• 如果后续访问时间与第一次访问时间在某个时间间隔内，该缓存页就不会从old区进入young区。
• 相反，该缓存页就会移动移动到young区头部。

这个间隔时间有innodb_old_blocks_time控制，默认为1s。

也就是说，只有同时满足[被访问]与 [在old区域停留时间超过1s] 这两个条件，才会被插入到young区头部

MySQL针对young区其实做了一个优化，为了防止young区域节点频繁移动到头部。young区前1/4被方位不会移动到链表头部，只有后3/4被访问才会。

脏页刷新时机

以下几种情况会触发脏页的刷新：

• 当 redo log 日志满了，会主动触发脏页刷新到磁盘
• Buffer Pool 空间不足时，需要将一部分数据页淘汰掉，如果淘汰的是脏页，那么需要先将脏页同步到磁盘。
• MySQL认为空闲时，后天线程会定期把适量的脏页刷入磁盘
• MySQL正常关闭之前，会把所有脏页刷入到磁盘。

总结