[原创]InnoDB体系结构

参阅：《innodb存储引擎内幕》

innodb整体的体系结构如下图所示： 

整体结构分两大部分：内存和进程
其中内存包括：buffer_pool\redo log buffer\additional memory pool
进程包括：master thread\io thread\purge thread\page cleaner thread

其中最主要的缓存buffer pool的构成如下图所示：

其中最主要的进程master thread的工作伪代码如下图所示：

Innodb 1.0.X

Innodb 1.2.X
if innodb is idle
　　srv_master_do_idle_tasks();
else
　　srv_master_do_active_tasks();
srv_master_do_idle_tasks();Innodb 1.0.x中每10秒的操作
srv_master_do_active_tasks();Innodb 1.0.x中每1秒的操作
同时对于脏页的刷新操作，从Master Thread线程分离到了一个单独的Page Cleaner Thread

checkpoint技术

对于脏页的刷新，innodb使用了checkpoint技术。

1.使用checkpoint技术的目的：

缩短数据库的恢复时间 ；
缓冲池不够用时，将脏页刷新到磁盘；
重做日志不可用时，刷新脏页；

2.LSN
Innodb通过LSN（log sequence Number）来标记版本
LSN是8字节的数字，其单位是字节。
含有LSN的对象：每个页、重做日志、checkpoints

3.刷盘形式
Sharp Checkpoint：将所有的脏页都刷回磁盘
Fuzzy Checkpoint：将部分脏页刷回磁盘

4.checkpoint条件
a.Master Thread Checkpoint(每秒或每十秒)
b.Flush_LRU_LIST Checkpoint（LRU列表空闲页<100,移除末端数据，若为脏页则刷盘-Page Cleaner）
c.Async/Sync Flush Checkpoint（重做日志不可用情况，0.75*total_redo_log_file_size<redo_lsn-checkpoint_lsn<0.9*total_redo_log_file_size）
d.Dirty Page too much Checkpoint（innodb_max_dirty_pages_pct）
e.数据库服务关闭

Innodb关键特性
插入缓冲
insert buffer(Change Buffer)的设计是为了提高非聚集索引的插入或更新效率；
操作对象是：辅助非唯一索引
流程：判断插入(更新、删除)的非聚集索引是否在缓冲池中，若在则插入;
若不在，则先放入到一个insert buffer对象中;
然后再以一定频率和情况进行insert buffer和辅助 索引叶子节点的merge操作;
两次写
redolog记录的是对页的物理操作，如偏移量800，写'aaaa'记录，如果这个页本身就已经损坏，再对其进行重做是没有意义的。所以，在应用重做日志前，我们需要一个页的副本，当写入失效发生时，先通过页的副本来还原该页，再进行重做，这就是double write。

Innodb_dblwr_pages_written/Innodb_dblwr_writes<64/1

控制参数：innodb_doublewrite

异步IO
innodb使用异步IO子系统来对数据文件页进行预读和写请求。行为受到参数innodb_native_aio控制。在native AIO情况下，查询线程直接将请求发给操作系统，从而避免后台线程数量对并发数的控制。innodb后台线程只需要等待操作系统对IO请求的处理反馈信息。
控制参数：innodb_native_aio

自适应哈希索引
InnoDB存储引擎会监控对表上索引的查找，如果观察到建立哈希所以可以带来速度的提升，则建立哈希索引，所以称之为自适应的。自适应哈希索引通过缓冲池的B+树构造而来，因此建立的速度很快。而且不需要将整个表都建哈希索引，InnoDB存储引擎会自动根据访问的频率和模式来为某些页建立哈希索引。哈希索引只能用来搜索等值的查询。
控制参数：innodb_adaptive_hash_index

刷新邻接页
当刷新一个脏页时，innodb存储引擎会检测该页所在区的所有页，如果是脏页，那么一起进行刷新。通过AIO可以将多个IO操作合并为一个IO操作，增大写入量，减少了物理写IO，所以这种工作机制在传统机械盘下有着显著的优势。
1.在写入次数基本不增加的情况下，增加了写入的量；
2.加速了脏页的回收；
3.充分利用double write每次写1M的特性；
4.这个功能打开以后发现iostat里面wrqm（合并写）这个值比较高；
控制参数：innodb_flush_neighbors