Change Buffer 只适用于非唯一索引页？错

最近在网上看到一些文章里说：“change buffer 只适用于非唯一索引页。”其实这个观点是错的，先来看看官方文档对 change buffer 的介绍：

文档地址：https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/innodb-change-buffer.html

The change buffer is a special data structure that caches changes to secondary index pages when those pages are not in the buffer pool.

这里的意思是，缓存那些不在 buffer pool 中的二级索引页，并不是指非唯一的二级索引。那具体使用 change buffer 的条件是什么？其实具体使用条件主要汇集在以下五点：

• 用户设置选项 innodb_change_buffering。

• 在 mysql 的索引结构中，只有叶子结点才存储数据。因此有叶子节点才考虑是否使用 ibuf。

• 如上面文档显示的一样，change buffer 只能缓存二级索引页，所以对于聚集索引，不可以缓存操作。聚簇索引页是由 Innodb 引擎将数据页加载到 Buffer Pool中（这个查找过程是顺序 I/O），然后进行数据记录插入或者更新、删除。

• 因为唯一二级索引（unique key）的索引记录具有唯一性，因此无法缓存插入和更新操作，但可以缓存删除操作；

• 表上没有 flush 操作，例如执行 flush table for export 时，不允许对表进行 ibuf 缓存 （通过 dict_table_t::quiesce 进行标识）

接下来我们结合源码和文档来看看具体操作。

源码地址：GitHub - mysql/mysql-server: MySQL Server, the world's most popular open source database, and MySQL

先看第一点设置选项尾 innodb_change_buffering，它能够针对三种类型的操作 INSERT、DELETE-MARK 、DELETE 进行缓存，三者对应 dml 语句关系如下：

• INSERT 操作：插入二级索引。

• 先进行 DELETE-MARK 操作，再进行INSERT操作：更新二级索引。

• DELETE-MARK 操作：删除二级索引

// 代码路径：storage/innobase/include/ibuf0ibuf.h

/* Possible operations buffered in the insert/whatever buffer. See
ibuf_insert(). DO NOT CHANGE THE VALUES OF THESE, THEY ARE STORED ON DISK. */
typedef enum {
  IBUF_OP_INSERT = 0,
  IBUF_OP_DELETE_MARK = 1,
  IBUF_OP_DELETE = 2,

  /* Number of different operation types. */
  IBUF_OP_COUNT = 3
} ibuf_op_t;

/** Combinations of operations that can be buffered.
@see innodb_change_buffering_names */
enum ibuf_use_t {
  IBUF_USE_NONE = 0,
  IBUF_USE_INSERT,             /* insert */
  IBUF_USE_DELETE_MARK,        /* delete */
  IBUF_USE_INSERT_DELETE_MARK, /* insert+delete */
  IBUF_USE_DELETE,             /* delete+purge */
  IBUF_USE_ALL                 /* insert+delete+purge */
};

此外 innodb_change_buffering 还可以通过设置其他选项来进行相应的缓存操作：

• all：默认值，默认开启 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。

第二点还需要大家进行判断条件即可，所以就不进行扩展讲解了，我们来细说一下第三点。

第三点的具体参考函数为 ibuf_should_try，它满足 ibuf 缓存条件后，会使用两种模式去尝试获取数据页。

这里说明一下，在 MySQL5.5 之前的版本中，由于只支持缓存 insert 操作，所以最初叫做 insert buffer，只是后来的版本中支持了更多的操作类型缓存，才改叫 change buffer，但是代码中与 change buffer 相关的 函数或变量还是以 ibuf 前缀开头。

下面是函数的具体实现，地址在：storage/innobase/include/ibuf0ibuf.ic

/** A basic partial test if an insert to the insert buffer could be possible and
 recommended. */
static inline ibool ibuf_should_try(
    dict_index_t *index,     /*!< in: index where to insert */
    ulint ignore_sec_unique) /*!< in: if != 0, we should
                             ignore UNIQUE constraint on
                             a secondary index when we
                             decide */
{
  return (innodb_change_buffering != IBUF_USE_NONE && ibuf->max_size != 0 &&
          index->space != dict_sys_t::s_dict_space_id &&
          !index->is_clustered() && !dict_index_is_spatial(index) &&
          !dict_index_has_desc(index) &&
          index->table->quiesce == QUIESCE_NONE &&
          (ignore_sec_unique || !dict_index_is_unique(index)) &&
          srv_force_recovery < SRV_FORCE_NO_IBUF_MERGE);
}

上面加粗和标红的地方就是对唯一二级索引的判断的地方，意思是：

• 当 ignore_sec_unique 这个变量为 0 时，如果修改的是唯一二级索引记录，就不能使用。

• 当 ignore_sec_unique 这个变量为 1 时，如果修改的是唯一二级索引记录，还可以试着使用一下。

ignore_sec_unique 的取值在：storage/innobase/btr/btr0cur.cc

    if (btr_op != BTR_NO_OP &&
        ibuf_should_try(index, btr_op != BTR_INSERT_OP)) {
      /* Try to buffer the operation if the leaf
      page is not in the buffer pool. */

      fetch = btr_op == BTR_DELETE_OP ? Page_fetch::IF_IN_POOL_OR_WATCH
                                      : Page_fetch::IF_IN_POOL;
    }

其中红框中的 btr_op 指的是本次修改的具体操作是什么，也就是：

当此次具体的修改操作是 INSERT 操作时，ignore_sec_unique 为 0，也就是当修改的是唯一二级索引记录时，不可以使用 ibuf。

• 当此次具体的修改操作不是 INSERT 操作时，ignore_sec_unique 为 1，也就是当修改的是唯一二级索引记录时，可以试着使用 ibuf。

• 可以看到当 ibuf_should_try 函数返回 1 时，也就是可以试着用一下 ibuf，那么就把读取 buffer pool 中页面的模式改一下。

最后总结一下，看完了本文相信大家都能比较明确的意识到，网上说只有非唯一索引才能使用 change buffer 的说法，毫无疑问是错的。只要满足了其它 4 个条件，对唯一索引进行的删除操作完全可以使用 change buffer 优化。

推荐阅读

javaScript 内存管理机制

130 行代码搞定核酸统计，程序员在抗疫期间的大能量