MySQL中Buffer Pool内存结构详情

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1、回顾一下Buffer Pool是个什么东西?

1.1 增删改直接操作的是内存还是磁盘?

现在我们先来回顾一下数据库中的Buffer Pool是个什么东西?其实他是一个非常关键的组件,因为我们通过之前的讲解都知道一点,那就是数据库中的数据实际上最终都是要存放在磁盘文件上的。

我们在对数据库执行增删改操作的时候,不可能直接更新磁盘上的数据的,因为如果你对磁盘进行随机读写操作,那速度是相当的慢,随便一个大磁盘文件的随机读写操作,可能都要几百毫秒。如果要是那么搞的话,可能你的数据库每秒也就只能处理几百个请求了!

之前我们也都讲解过了,你在对数据库执行增删改操作的时候,实际上主要都是针对内存里的Buffer Pool中的数据进行的,也就是你实际上主要是对数据库的内存里的数据结构进行了增删改,如下图所示。

1.2 数据库崩溃了,内存中数据丢了怎么办?

当然,我们之前都说过,其实每个人都担心一个事,就是你在数据库的内存里执行了一堆增删改的操作,内存数据是更新了,但是这个时候如果数据库突然崩溃了,那么内存里更新好的数据不是都没了吗?

所以其实之前我们就用了很多章节讲这个问题,MySQL就怕这个问题,所以引入了一个redo log机制,你在对内存里的数据进行增删改的时候,同时会把增删改对应的日志写入redo log中,如下图。

万一你的数据库突然崩溃了,没关系,只要从redo log日志文件里读取出来你之前做过哪些增删改操作,瞬间就可以重新把这些增删改操作在你的内存里执行一遍,这就可以恢复出来你之前做过哪些增删改操作了。

当然对于数据更新的过程,是有一套严密的步骤的,还涉及到undo log、binlog、提交事务、buffer pool脏数据刷回磁盘等等。我们之前都讲过了,这里不再重复,这里仅仅是回顾一下数据库中的Buffer Pool这个东西。

1.3 Buffer Pool的一句话总结

所以这里我们简单对Buffer Pool这个东西做一下总结,他其实是数据库中我们第一个必须要搞清楚的核心组件,因为增删改操作首先就是针对这个内存中的Buffer Pool里的数据执行的,同时配合了后续的redo log、刷磁盘等机制和操作。

所以Buffer Pool就是数据库的一个内存组件,里面缓存了磁盘上的真实数据,然后我们的Java系统对数据库执行的增删改操作,其实主要就是对这个内存数据结构中的缓存数据执行的。

2、Buffer Pool这个内存数据结构到底长个什么样子?

我们先来看一下下面的图,里面就画了数据库中的Buffer Pool内存组件。

2.1 如何配置MySQL的Buffer Pool的大小?

我们先来看一下下面的图,里面就画了数据库中的Buffer Pool内存组件。因为Buffer Pool本质其实就是数据库的一个内存组件,你可以理解为他就是一片内存数据结构,所以这个内存数据结构肯定是有一定的大小的,不可能是无限大的。

这个Buffer Pool默认情况下是128MB,还是有一点偏小了,我们实际生产环境下完全可以对Buffer Pool进行调整。比如我们的数据库如果是16核32G的机器,那么你就可以给Buffer Pool分配个2GB的内存,使用下面的配置就可以了。

[server]
innodb_buffer_pool_size = 2147483648

2.2 数据页

在将Buffer Pool之前,我们先来了解一个概念:数据页。想必好多人也听说过这个,但是数据页是个什么样的结构呢?存放的是什么样的数据呢?别急,下面会慢慢道来。

接着我们来看下一个问题,假设现在我们的数据库中一定有一片内存区域是Buffer Pool了,那么我们的数据是如何放在Buffer Pool中的?

也就是说我们都知道数据库里有一个一个的表,一个表有很多字段,然后一个表里有很多行数据,每行数据都有好多的字段值。所以大家觉得我们的数据是一行一行的放在Buffer Pool里面的吗?

这就明显不是了,实际上MySQL对数据抽象出来了一个数据页的概念,是把很多行数据放在了一个数据页里,也就是说我们的磁盘文件中就是会有很多的数据页,每一页数据里放了很多行数据。

所以实际上假设我们要更新一行数据,此时数据库会找到这行数据所在的数据页,不是只加载一行数据,而是从磁盘文件里把这行数据所在的数据页直接给加载到Buffer Pool里去。也就是说,Buffer Pool中存放的也是一个一个的数据页,如下图:

2.3 磁盘上的数据页和Buffer Pool中的数据页是如何对应起来的? 实际上默认情况下,磁盘中存放的数据页的大小是16KB,也就是说,一页数据包含了16KB的内容。 而Buffer Pool中存放的一个一个的数据页,我们通常叫做缓存页,因为毕竟Buffer Pool是一个缓冲池,里面的数据都是从磁盘缓存到内存去的。 而Buffer Pool中默认情况下,一个缓存页的大小和磁盘上的一个数据页的大小是一一对应起来的,都是16KB。

所以我们看下图,图中的Buffer Pool标注出来了的内存大小,假设是128MB吧,然后数据页的大小是16KB。

2.4 缓存页描述信息

接着我们要了解下一个概念,对于每个缓存页,实际上都会有一个描述信息,这个描述信息大体可以认为是用来描述这个缓存页的。比如包含如下的一些东西:这个数据页所属的表空间、数据页的编号、这个缓存页在Buffer Pool中的内存地址以及别的一些东西,就相当于缓存页的元数据一样。

每个缓存页都会对应一个描述信息,这个描述信息本身也是一块数据,在Buffer Pool中,每个缓存页的描述数据放在最前面,然后各个缓存页放在后面。

所以此时我们看下面的图,Buffer Pool实际看起来大概长这个样子。

而且这里我们要注意一点,Buffer Pool中的描述数据大概相当于缓存页大小的5%左右,也就是每个描述数据大概是800个字节左右的大小,然后假设你设置的buffer pool大小是128MB,实际上Buffer Pool真正的最终大小会超出一些,可能有个130多MB的样子,因为他里面还要存放每个缓存页的描述数据。

原文地址:https://blog.csdn.net/zht245648124/article/details/127021602
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