MySQL · 特性分析 · innodb buffer pool相关特性

innodb buffer pool做为innodb最重要的缓存，其缓存命中率的高低会直接影响数据库的性能。因此在数据库发生变更，比如重启、主备切换实例迁移等等，innodb buffer poll 需要一段时间预热，期间数据库的性能会受到明显影响。

另外mysql 5.7以前innodb buffer pool缓存大小修改不是动态的，重启才能生效。因此innodb buffer pool的预热和innodb buffer pool大小的动态修改，对性能要求较高的应用来说是不错的特性，下面我来看看这两个特性的具体实现。

buffer pool预热分为dump过程和load过程，均由后台线程buf_dump_thread完成。

比如用户发起set命令

set 命令会立刻返回，具体操作由buf_dump_thread来实现。

dump 过程

锁buf_pool

遍历lru链表，将(space, pageno) 先收集到数组

释放锁

再将数据写入innodb_buffer_pool_filename定有的文件中

load过程

从文件读入数组

按（space,pageno)排序数据

依次同步读取页到buffer pool中

dump过程一般比较快，而load过程相对要慢些。

通过<code>innodb_buffer_pool_dump_status</code>、<code>innodb_buffer_pool_load_status</code>可查看dump/load的状态

另外5.7引入了performance_schema.events_stages_current来显示load进度，每load 32m会更新一条进度信息

work_estimated表示总page数

work_completed表示当前已load page数

dump文件的数据格式如下

dump文件比较简单，我们可以编辑此文件来预加载指定page,比较灵活。

5.7 开始支持buffer pool 动态调整大小，每个<code>buffer_pool_instance</code>都由同样个数的chunk组成(chunks数组), 每个chunk内存大小为<code>innodb_buffer_pool_chunk_size</code>(实际会偏大5%，用于存放chuck中的block信息)。buffer pool以<code>innodb_buffer_pool_chunk_size</code>为单位进行动态增大和缩小。调整前后<code>innodb_buffer_pool_size</code>应一直保持是<code>innodb_buffer_pool_chunk_size</code>*<code>innodb_buffer_pool_instances</code>的倍数。

同样的buffer pool动态调整大小由后台线程<code>buf_resize_thread</code>,set命令会立即返回。通过<code>innodb_buffer_pool_resize_status</code>可以查看调整的运行状态。

resize流程

如果开启了ahi，需禁用ahi

如果是收缩内存

计算需收缩的chunk数， 从chunks开始尾部删除指定个数的chunk.

从free_list中摘除待删chunk的page放入待删链表buf_pool-&gt;withdraw

如果待删chunk的page为脏页，则刷脏

重新加载lru中要删除的页，从lru中摘除，重新从free列表获取page老的page放入待删链表buf_pool-&gt;withdraw

释放buffer pool锁

如果需收缩的chunk pages没有收集全，重复2-6

开始resize

锁住所有instance的buffer_pool，page_hash

收缩pool：以chunk为单位释放要收缩的内存

清空withdraw列表buf_pool-&gt;withdraw

增大pool:分配新的chunk

重新分配buf_pool-&gt;chunks

如果改变/缩小超过2倍，会重置page hash，改变桶大小

释放buffer_pool,page_hash锁

如果改变/缩小超过2倍,会重启和buffer pool大小相关的内存结构，如锁系统(lock_sys_resize)，ahi(btr_search_sys_resize), 数据字段(dict_resize)等

如果禁用了ahi，此时开启

由上可以看出，扩大内存比缩小内存相对容易些。缩小内存时，如果遇到有事务一直未提交且占用了待收缩的page时，导致收缩一直重试，error log会打印这种重试信息，

包含可能引用此问题的事务信息。为了避免频繁重试，每次重试的时间间隔会指数增长。

以上步骤中resize阶段buffer pool会不可用，此阶段会锁所有buffer pool, 但此阶段都是内存操作，时间比较短。收缩内存阶段耗时可能会很长，也有一定影响，但是每次都是以instance为单位进行锁定的。

总的来说，buffer pool 动态调整大小对应用的影响并不大。

重新加载lru中要删除的页的影响

search 过程中btr游标保存的page可能重新加载过，自适应哈希保存的root page也可能重新加载过, 都需要重新读取。

buffer pool 预热 和buffer pool 动态调整大小，这两功能相辅相承的。buffer pool 动态调整大小只适用于实例在主机本地升级的情况，如果用户修改buffer pool大小，同时涉及跨机迁移，那么buffer pool 预热功能就排上用场了。

另外buffer pool 动态调整尽量在业务低锋时进行。