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。

用于在实例故障恢复时，继续那些已经commit但数据尚未完全回写到磁盘的事务。

(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。

此时，事务还未commit，如果发生崩溃，则首先检查checkpoint记录，使用相应的redo log进行数据和undo log的恢复，然后查看undo log的状态发现事务尚未提交，然后就使用undo log进行回滚。事务执行commit操作时，会将本事务相关的所有redo log都进行落盘，只有所有redo log落盘成功，才算commit成功。

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) = 50000
• else if (innodb_buffer_pool_size >= 8Mb) = 10000
• else = 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_size
• innodb_additional_mem_pool_size
• innodb_log_buffer_size
• adaptive index hash ,size (innodb buffer 索引管理区)= innodb_buffer_pool_size/64
• system dictionary hash,size(innodb内部字典区) = 6 * innodb_buffer_pool_size/512
• memory for sync_array,size(用于Innodb内部syncronzation的开销)=OS_THREAD * 512
• memory for os_event,size(用于innodb内存的syncronzation的开销)=OS_THREAD * 216
• memory 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。

（编辑：晋中站长网）

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