MySQL 之 InnoDB引擎 Change Buffer

梦里梦外; 2022-02-16 18:27 272阅读 0赞

## **Change Buffer** ##

Change Buffer是一种特殊的数据结构，缓存对二级索引页面的更改并且这些页面不在Buffer Pool中。缓存的changes可能由 Insert 、Delete 和 Update的结果导致。稍后在页面被其他读取操作加载到Buffer Pool的时候合并。

Buffer Pool的研究在我的这篇里有：https://blog.csdn.net/qq\_36652619/article/details/88953065

简而言之：Change buffer的主要目的是将对二级索引的数据操作缓存下来，以此减少二级索引的随机IO，并达到操作合并的效果。

与聚簇索引（ps：默认是InnoDB里的主键，主键是聚集存储的）不同，二级索引通常不是唯一的，并且插入二级索引的顺序相对随机。删除和更新可能会影响不在索引树中相邻的二级索引页。当受影响的页面被其他操作读入缓冲池时，合并缓存的更改，避免了从磁盘读取二级索引页到缓冲池所需的大量随机访问I / O。

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，所以本文是基于MySQL5.5之后的版本。

（Secondary Index（二级索引）

◦ 也可以称为 非聚集索引

◦ 叶子节点存储的是 索引 和 主键 信息

◦ 在找到索引后，得到对应的主键，再 回到聚集索引 中找主键对应的记录（row data））

放出二级索引的解释可能还是懵，什么时候算作二级索引，所有主键以外的索引都是二级索引（innodb默认），官方文档说的：

![20190422205802794.png][]

ps：所以说根据主键访问数据(永远是效果最好的方式)，原因看上方括号内二级索引介绍

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### **为何需要Change Buffer** ###

上面的结构图可能有些迷，看下面的图解：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2NjUyNjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

表的索引存于该表的ibd文件中，数据也存于此文件。表数据更新的同时也会更新对应的表的索引数据，所以：例如对表进行insert时，很可能会产生大量的物理读(物理读索引数据页)，insert一个表，对应的表上面的索引会变动，索引不常使用，产生物理读，索引顺序和表不一致耗时。

（物理读（Physical Reads）：从磁盘读取数据块到内存的操作叫物理读，当缓存不存在这些数据块的时候就会产生物理读，物理读过大表现为磁盘 I/O 较高）

所以将对索引的更新记录存入Change Buffer中，而不是直接调入索引页进行更新；选择时机进行merge insert buffer的操作，将insert buffer中的记录合并(merge)到真正的辅助索引中。

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系统大部分空闲时或在慢速关闭期间运行的清除（purge）操作会定期将更新的索引页写入磁盘。与每个值立即写入磁盘相比，purge操作可以更有效地为一系列索引值写入磁盘块。

当有许多受影响的行和许多要更新的二级索引时，Change Buffer合并可能需要几个小时。在此期间，磁盘I / O会增加，这会导致磁盘绑定查询显着减慢。在提交事务之后，甚至在服务器关闭并重新启动之后，更改缓冲区合并也可能继续发生

在内存中，Change Buffer占用Buffer Pool的一部分。在磁盘上，Change Buffer是系统表空间的一部分，其中的索引会在关闭数据库服务器时更改。

### **配置Change Buffer** ###

对表执行 INSERT，UPDATE和 DELETE操作时， 索引列的值（尤其是secondary keys的值）通常按未排序顺序排列，需要大量I / O才能使二级索引更新。Change Buffer会缓存这个更新当相关页面不在Buffer Pool中，从而磁盘上的相关页面不会立即被读避免了昂贵的I / O操作。当页面加载到缓冲池中时，将合并缓冲的更改，稍后将更新的页面刷新到磁盘。该InnoDB主线程在服务器几乎空闲时以及在慢速关闭期间合并缓冲的更改 。

为方便理解：来了一个关于二级索引页面的DML操作，并且这个页面没有在Buffer Pool内，那么把这个操作存入Change Buffer（MySQL5.5之前的版本叫Insert Buffer），ok，那么下一次需要加载这个页面的时候，也就是这个页面有需求的时候，会将Change Buffer内的更改合并到Buffer Pool，随后当服务器在空闲的时候，这个更改会刷到disk（磁盘）上。所以一开始那张很难读的图的流程就清晰了：（黄色箭头这样的走势）

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2NjUyNjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

因为它可以减少磁盘读取和写入，所以更改缓冲区功能对于I / O绑定的工作负载最有价值，例如具有大量DML操作的应用程序（如批量插入）。

但是，Change Buffer占用Buffer Pool的一部分，从而减少了可用于缓存数据页的内存。如果工作集几乎适合Buffer Pool，或者您的表具有相对较少的二级索引，则禁用Change Buffer可能很有用。

毕竟Change Buffer只适用于Buffer Pool外的页面嘛。

可以使用innodb\_change\_buffering 配置参数

允许的[`innodb_change_buffering`][innodb_change_buffering] 值包括：

*  **`all`**
    
    默认值：所有操作
 *  **`none`**
    
    不要缓冲任何操作。
 *  **`inserts`**
    
    缓冲插入操作。
 *  **`deletes`**
    
    缓冲区删除标记操作。
 *  **`changes`**
    
    缓冲插入和删除标记操作。
 *  **`purges`**
    
    缓冲在后台发生的物理删除操作。

### **Change Pool内部结构** ###

下面是一张来自云栖社区的图：

图中的ibuf代表Insert Buffer，可以直接将其看成Change Buffer，为MySQL 5.5 之前Change Buffer就叫Insert Buffer

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2NjUyNjE5_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

ibuf btree最大默认为buffer pool size的25%，当超过25%时，可能触发用户线程同步缩减ibuf btree。为何要将ibuf btree的大小和buffer pool大小相关联呢 ？ 一个比较重要的原因是防止ibuf本身占用过多的buffer pool资源。

### **配置Change Pool最大大小** ###

该innodb\_change\_buffer\_max\_size 变量允许将Change Buffer的最大大小配置为缓冲池总大小的百分比。默认情况下， innodb\_change\_buffer\_max\_size设置为25.最大设置为50。

使用测试不同的设置的业务性能以确定最佳配置。该 innodb\_change\_buffer\_max\_size 设置是动态的，允许在不重新启动服务器的情况下修改设置。类似innodb\_buffer\_pool\_size也可以在线更改那种。

以上是对InnoDB引擎Change Buffer的一些粗浅认识

转载请注明出处：

[https://blog.csdn.net/qq\_36652619][https_blog.csdn.net_qq_36652619]

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[innodb_change_buffering]: https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-parameters.html#sysvar_innodb_change_buffering
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[https_blog.csdn.net_qq_36652619]: https://blog.csdn.net/qq_36652619