MySQL中的Change Buffer

Change Buffer

当须要更新一个数据页时，若是数据页在内存中的话，则直接更新。而若是这个数据页不在内存中的话， InnoDB会把这些操做缓存在Change Buffer中。这样就不须要从磁盘读取数据了。在下次查询须要访问这个数据页的时候，将数据页读入内存，而后执行 change buffer 中与这个页有关的操做。经过这种方式就能保证这个数据逻辑的正确性。

将 change buffer 中的操做应用到原数据页，获得最新结果的过程称为 merge。除了访问这个数据页会触发 merge 外，系统有后台线程会按期 merge。在数据库正常关闭（shutdown）的过程当中，也会执行 merge 操做。

显然，若是可以将更新操做先记录在 change buffer，减小读磁盘，语句的执行速度会获得明显的提高。并且，数据读入内存是须要占用 buffer pool 的，因此这种方式还可以避免占用内存，提升内存利用率。

使用Change Buffer的状况

对于惟一索引来讲，全部的更新操做都要先判断这个操做是否违反惟一性约束。好比，要插入 (4,400) 这个记录，就要先判断如今表中是否已经存在 k=4 的记录，而这必需要将数据页读入内存才能判断。若是都已经读入到内存了，那直接更新内存会更快，就不必使用 change buffer 了。

Change Buffer案例

若是要在这张表中插入一个新记录 (4,400) 的话，InnoDB 的处理流程是怎样的。

第一种状况：

要插入的数据页在内存中，又分为两种状况

• 一是对于惟一索引， 找到3到5之间的位置，判断是否有冲突。若是没有，则直接插入。
• 二是对于普通索引来讲，找到3到5之间的位置，则直接插入。

第二种状况：

• 对于惟一索引来讲，须要将数据页读入内存，判断到没有冲突，插入这个值，语句执行结束；
• 对于非惟一索引来讲，直接将记录更新在change buffer中，直接结束。

将数据从磁盘读入内存涉及随机 IO 的访问，是数据库里面成本最高的操做之一。change buffer 由于减小了随机磁盘访问，因此对更新性能的提高是会很明显的。

change buffer 的使用场景

经过上面的分析，你已经清楚了使用 change buffer 对更新过程的加速做用，也清楚了 change buffer 只限于用在普通索引的场景下，而不适用于惟一索引。那么，如今有一个问题就是：普通索引的全部场景，使用 change buffer 均可以起到加速做用吗？

由于 merge 的时候是真正进行数据更新的时刻，而 change buffer 的主要目的就是将记录的变动动做缓存下来，因此在一个数据页作 merge 以前，change buffer 记录的变动越多（也就是这个页面上要更新的次数越多），收益就越大。所以，对于写多读少的业务来讲，页面在写完之后立刻被访问到的几率比较小，此时 change buffer 的使用效果最好。这种业务模型常见的就是帐单类、日志类的系统。

反过来，假设一个业务的更新模式是写入以后立刻会作查询，那么即便知足了条件，将更新先记录在 change buffer，但以后因为立刻要访问这个数据页，会当即触发 merge 过程。这样随机访问 IO 的次数不会减小，反而增长了 change buffer 的维护代价。因此，对于这种业务模式来讲，change buffer 反而起到了反作用。

change buffer 和 redo log

假设须要在表上执行以下语句

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

这里，咱们假设当前 k 索引树的状态，查找到位置后，k1 所在的数据页在内存 (InnoDB buffer pool) 中，k2 所在的数据页不在内存中。如图 2 所示是带 change buffer 的更新状态图。

这条更新语句作了以下的操做（按照图中的数字顺序）： Page 1 在内存中，直接更新内存；

age 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”这个信息将上述两个动做记入 redo log 中

同时，图中的两个虚线箭头，是后台操做，不影响更新的响应时间。

那在这以后的读请求，要怎么处理呢？好比，咱们如今要执行 select * from t where k in (k1, k2)。

读 Page 1 的时候，直接从内存返回。有几位同窗在前面文章的评论中问到，WAL 以后若是读数据，是否是必定要读盘，是否是必定要从 redo log 里面把数据更新之后才能够返回？实际上是不用的。你能够看一下图 3 的这个状态，虽然磁盘上仍是以前的数据，可是这里直接从内存返回结果，结果是正确的。要读 Page 2 的时候，须要把 Page 2 从磁盘读入内存中，而后应用 change buffer 里面的操做日志，生成一个正确的版本并返回结果。能够看到，直到须要读 Page 2 的时候，这个数据页才会被读入内存。

redo log 主要节省的是随机写磁盘的 IO 消耗（转成顺序写），而 change buffer 主要节省的则是随机读磁盘的 IO 消耗。