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Buffer Pool机制理解

一、为什么使用Buffer Pool？

众所周知，磁盘数据是以数据页的形式来去读取的，一个数据页默认大小 16K，也就是说你本意只想读取一行数据，但是它会给你加载一页的数据到buffer pool里面。这样的话就能减少与磁盘的交互次数，从而提升效率。

二、什么是Buffer Pool?

1. 是一块内存区域，当数据库操作数据的时候，把磁盘上的数据加载到buffer pool，对buffer pool数据进行增删改查，不直接和磁盘打交道。
2. 默认大小 128M

SHOW VARIABLES LIKE '%innodb_buffer_pool_size%'; -- 查看buffer_pool大小 默认128M
SHOW VARIABLES LIKE '%innodb_old_blocks_pct%'; -- LRU链表冷热区域配置 默认3 7
SHOW VARIABLES LIKE '%innodb_old_blocks_time%'; -- LRU链表冷区域的数据隔多久可以放入到热区域
SHOW VARIABLES LIKE '%innodb_file_size%'; -- 单个logfile的大小 默认48M
SHOW VARIABLES LIKE '%innodb_log_file_in_group%'; -- 配置有几个logfile
SHOW VARIABLES LIKE '%innodb_log_buffer_size%'; -- redo log buffer的大小 默认16M
SHOW VARIABLES LIKE '%innodb_flush_log_at_trx_commit%'; -- redo log buffer 中的内容间隔多久刷新到磁盘， 默认1s

三、Buffer Pool运行机制

当我们读取数据的时候，如果buffer pool中不存在则会从磁盘加载到buffer pool，然后一直读取数据就会一直加载，所以buffer pool就会有爆满的时候。这时候就要采取淘汰策略，buffer pool采取的LRU（最近最少使用）淘汰策略。
在此之前先说的是，使用LRU策略淘汰的时候，就会出现下面的所演示的现象（有数据的控制块是不连续的），这时候再读取数据到buffer pool的时候要填充到哪个空白的区域？–就要用到free链表

1. free链表

主要管理空白区域，该链表会有一个基节点用于管理链表有多少空白的控制块，还有两个结点，一个连接头结点，一个连接尾结点。当读取数据到buffer pool的时候，会找free链表的头结点对应的控制块进行填充，当进行控制块淘汰的时候，空白的控制块就会连接free链表的尾结点。

2. flush链表

当我们进行update语句的时候，就会对数据进行修改，此时也是对buffer pool的数据进行修改，有数据进行修改又没刷新到磁盘的这页数据我们称为脏页。mysql后台线程会对这些脏页进行刷盘，但是要刷哪些页？此时就得靠flush链表了。
flush链表主要管理上面所说的脏页区域，该链表会有一个基节点用于管理链表有多少脏页的控制块，同样有两个结点，一个连接头结点，一个连接尾结点。当mysql后台线程进行刷盘的时候就会找到flush链表有哪些是脏页来进行刷盘。

3.lru链表

当我们读取一页的数据到buffer pool的时候，这一页的数据就会信息就会被记录到lru链表，再读取一页数据，后一页的数据的信息会插到之前的页之前。当读取的页又被用的话，也会插到链表的头结点，所以lru链表最靠前就是最近被使用的数据。当buffer pool满的时候，就会进行淘汰lru链表尾部的数据。

但是这样的lru链表是存在问题的：比如我们有那么几页是频繁查询的数据页始终位于lru链表的头部部分，此时我们执行一个查询数据量非常大的sql,首页会淘汰lru链表尾部的数据块，还是不够的话就会淘汰头部那些热点数据块。因此就会影响热点数据，所以要对lru链表进行升级。

4.升级版lru链表

升级版的lru链表会分为热数据区域和冷数据区域，占比为5:3，当我们对数据页进行操作时，会插入冷区域的头部，淘汰也是淘汰冷区域的尾部。那么冷区域的数据什么时候才能进入热区域呢？

首先数据页被访问进入冷区域的时候设为t1，该数据页再次被访问的时候设为t2，t2减去t1大于1s的时候就会被放入热数据区域。这样就能预防类似全表扫描这样的sql，对热数据产生的影响，因为一直替换的是冷区域的数据。