mysql体系结构深入剖析_MySQL Study之--MySQL体系结构深入解析

MySQL Study之--MySQL体系结构深入解析

MySQL体系架构

由连接池组件、管理服务和工具组件、sql接口组件、查询分析器组件、优化器组件、缓冲组件、插件式存储引擎、物理文件组成。mysql是独有的插件式体系结构,各个存储引擎有自己的特点。

MySQL内存结构：

Mysql 进程结构

Mysql不像oracle那样是通过多进程来完成其功能的。默认情况下，InnoDB存储引擎的后台线程有7个：

4个IO thread，

1个master thread，

1个锁(lock)监控线程，

1个错误监控线程；

在InnoDB Plugin版本开始增加了默认IO thread的数量，默认的read thread和write thread分别增大到了4个，并且不再使用innodb_file_ io_threads参数，而是分别使用innodb_read_io_threads和innodb_write_io_threads参数。

查看mysql thread：

mysql> show variables like 'innodb_%version%';

+----------------+-------+

| Variable_name  | Value |

+----------------+-------+

| innodb_version | 1.2.4 |

+----------------+-------+

1 row in set (0.00 sec)mysql> show engine innodb status;

=====================================

150709 15:26:40 INNODB MONITOR OUTPUT

=====================================

Per second averages calculated from thelast 12 seconds

-----------------

BACKGROUND THREAD

-----------------

srv_master_thread loops: 0 srv_active, 0srv_shutdown, 804 srv_idle

srv_master_thread log flush and writes: 804

----------

SEMAPHORES

----------

OS WAIT ARRAY INFO: reservation count 2

OS WAIT ARRAY INFO: signal count 2

Mutex spin waits 0, rounds 0, OS waits 0

RW-shared spins 2, rounds 60, OS waits 2

RW-excl spins 0, rounds 0, OS waits 0

Spin rounds per wait: 0.00 mutex, 30.00RW-shared, 0.00 RW-excl

------------

TRANSACTIONS

------------

Trx id counter 5377

Purge done for trx's n:o 

History list length 1

LIST OF TRANSACTIONS FOR EACH SESSION:

---TRANSACTION 0, not started

MySQL thread id 3, OS thread handle0x7f1656c75700, query id 5 localhost root init

show engine innodb status

--------

FILE I/O

--------

I/O thread 0 state: waiting for completedaio requests (insert buffer thread)

I/O thread 1 state: waiting for completedaio requests (log thread)

I/O thread 2 state: waiting for completedaio requests (read thread)

I/O thread 3 state: waiting for completedaio requests (read thread)

I/O thread 4 state: waiting for completedaio requests (read thread)

I/O thread 5 state: waiting for completedaio requests (read thread)

I/O thread 6 state: waiting for completedaio requests (write thread)

I/O thread 7 state: waiting for completedaio requests (write thread)

I/O thread 8 state: waiting for completedaio requests (write thread)

I/O thread 9 state: waiting for completedaio requests (write thread)

Pending normal aio reads: 0 [0, 0, 0, 0] ,aio writes: 0 [0, 0, 0, 0] ,

ibufaio reads: 0, log i/o's: 0, sync i/o's: 0

Pending flushes (fsync) log: 0; bufferpool: 0

283 OS file reads, 5 OS file writes, 5 OSfsyncs

0.00 reads/s, 0 avg bytes/read, 0.00writes/s, 0.00 fsyncs/s

-------------------------------------

INSERT BUFFER AND ADAPTIVE HASH INDEX

-------------------------------------

Ibuf: size 1, free list len 0, seg size 2,0 merges

merged operations:

insert 0, delete mark 0, delete 0

discarded operations:

insert 0, delete mark 0, delete 0

Hash table size 276707, node heap has 0buffer(s)

0.00 hash searches/s, 0.00 non-hashsearches/s

---

LOG

---

Log sequence number 1611537

Log flushed up to   1611537

Pages flushed up to 1611537

Last checkpoint at  1611537

0 pending log writes, 0 pending chkp writes

8 log i/o's done, 0.00 log i/o's/second

----------------------

BUFFER POOL AND MEMORY

----------------------

Total memory allocated 137363456; inadditional pool allocated 0

Dictionary memory allocated 39010

Buffer pool size   8192

Free buffers       8040

Database pages     152

Old database pages 0

Modified db pages  0

Pending reads 0

Pending writes: LRU 0, flush list 0 singlepage 0

Pages made young 0, not young 0

0.00 youngs/s, 0.00 non-youngs/s

Pages read 152, created 0, written 1

0.00 reads/s, 0.00 creates/s, 0.00 writes/s

No buffer pool page gets since the lastprintout

Pages read ahead 0.00/s, evicted withoutaccess 0.00/s, Random read ahead 0.00/s

LRU len: 152, unzip_LRU len: 0

I/O sum[0]:cur[0], unzip sum[0]:cur[0]

--------------

ROW OPERATIONS

--------------

0 queries inside InnoDB, 0 queries in queue

0 read views open inside InnoDB

Main thread process no. 2461, id139733873489664, state: sleeping

Number of rows inserted 0, updated 0,deleted 0, read 0

0.00 inserts/s, 0.00 updates/s, 0.00deletes/s, 0.00 reads/s

----------------------------

END OF INNODB MONITOR OUTPUT

[root@mysrv ~]# mysql -u root -p

Enter password:

Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or g.

Your MySQL connection id is 3

Server version: 5.6.4-m7-log Sourcedistribution

Copyright (c) 2000, 2011, Oracle and/or itsaffiliates. All rights reserved.

Oracle is a registered trademark of OracleCorporation and/or its

affiliates. Other names may be trademarksof their respective

owners.

Type 'help;' or 'h' for help. Type 'c' toclear the current input statement.

mysql> show variables like'innodb_%io%';

+---------------------------------+---------+

| Variable_name                   | Value   |

+---------------------------------+---------+

| innodb_additional_mem_pool_size | 8388608|

| innodb_io_capacity              | 200     |

| innodb_read_io_threads          | 4       |

| innodb_replication_delay        | 0       |

| innodb_use_native_aio           | ON      |

| innodb_version                  | 1.2.4   |

| innodb_write_io_threads         | 4       |

+---------------------------------+---------+

7 rows in set (0.01 sec)

后台线程主要作用有三个：

1. 刷新内存池中的数据，保证缓冲池中的内存缓存的是最近的数据

2. 将修改的数据文件刷新到磁盘文件

3. 在数据库发生异常情况下，保证InnoDB能恢复到正常运行状态

master thread的线程优先级别最高。其内部由几个循环(loop)组成：主循环(loop)、后台循环(backgroundloop)、刷新循环(flush loop)、暂停循环(suspend loop)。master thread会根据数据库运行的状态在loop、background loop、 flush loop和suspend loop中进行切换。loop称为主循环，因为大多数的操作都在这个循环中，其中有两大部分操作：每秒钟的操作和每10秒的操作.

Loop为主循环，如果没有用户活动，就切换到backgroundloop中，然后跳转会loop，如果还需要flush刷新，那就转到flush loop，如果在flush loop中也空闲，那就切换到suspend loop中，将master thread挂起等待事件的发生。

Mysql 进程结构

Loop：

每秒一次的操作包括：

日志缓冲刷新到磁盘，即使这个事务还没有提交(总是)。

合并插入缓冲(可能)。

至多刷新100个InnoDB的缓冲池中的脏页到磁盘(可能)。

如果当前没有用户活动，切换到background loop(可能)。

接着来看每10秒的操作，包括如下内容：

刷新100个脏页到磁盘(可能)。

合并至多5个插入缓冲(总是)。

将日志缓冲刷新到磁盘(总是)。

删除无用的Undo页(总是)。

刷新100个或者10%脏页到磁盘(总是)。

产生一个检查点(总是)。

Background loop会执行以下操作

删除无用的Undo页(总是)。

合并20个插入缓冲(总是)。

跳回到主循环(总是)。

不断刷新100个页，直到符合条件(可能，跳转到flush loop中完成)。

Mysql进程结构--控制磁盘io的参数

innodb_io_capacity

用来表示磁盘IO的吞吐量，默认值为200。对于刷新到磁盘的数量(脏缓冲)，会按照innodb_io_capacity的百分比来刷新相对数量的页

在合并插入缓冲时，合并插入缓冲的数量为innodb_io_capacity数值的5%。

在从缓冲区刷新脏页时，刷新脏页的数量为innodb_io_capacity。

innodb_max_dirty_pages_pct

默认值为75%。加快脏页刷新频率，减少恢复时间，也可保证磁盘IO负载。

innodb_adaptive_flushing：

在innodbplugin中。该值影响每1秒刷新脏页的数量。原来的刷新规则是：如果脏页在缓冲池所占的比例小于innodb_max_dirty_pages_pct时，不刷新脏页。大于innodb_max_dirty_pages_pct时，刷新100个脏页，而innodb_adaptive_flushing参数的引入，InnoDB存储引擎会通过一个名为buf_flush_get_desired_flush_rate的函数判断产生重做日志的速度来判断最合适的刷新脏页的数量。因此，当脏页的比例小于innodb_max_dirty_pages_pct时，也会刷新一定量的脏页。

还有两个和mysql启动和关闭有关的参数

innodb_fast_shutdown

这个参数影响着innodb表的行为，该参数可设置为0，1，2

0: 表示当MySQL关闭时，InnoDB需要完成所有的full purge和merge insert buffer操作。耗时

比较长。

1: 是默认值。表示不需要完成full purge和merge insert buffer操作，但是在缓冲池中的一

些数据脏页会刷新到磁盘。

2: 表示不完成full purge和merge insert buffer操作，也不将缓冲池中的数据脏页写回到磁

盘，而是将日志写入到日志文件。MySQL下次启动时，会执行恢复操作。

innodb_force_recovery

影响InnoDB的恢复状况。默认为0，表示需恢复时执行所有的恢复操作。若不能有效恢复，则MySQL有可能宕机，错误信息会被写入错误日志文件。还有 1~6等不同值，根据

需要可以设置。

0 :正常的关闭和启动，不会做任何强迫恢复操作；

1 :跳过错误页，让mysqld服务继续运行。跳过错误索引记录和存储页，可以执行备份操作

2 :阻止InnoDB的主线程运行。清理操作时出现mysqld服务崩溃，则会阻止数据恢复操作；

3 :恢复的时候，不进行事务回滚；

4 :阻止INSERT缓冲区的合并操作。不做合并操作，为防止出现mysqld服务崩溃。不计算表的统计信息

5 :mysqld服务启动的时候不检查回滚日志：InnoDB引擎对待每个不确定的事务就像提交的事务一样；

6 :不做事务日志前滚恢复操作；

Mysql内存结构—buffer pool

InnoDB存储引擎内存主要由几个部分组成：缓冲池(bufferpool)、重做日志缓冲池(redo log buffer)以及额外的内存池(additional memory pool)

缓冲池是占内存最大的部分，用来存放各种数据的缓存。因为InnoDB的存储引擎的工作方式总是将数据库文件按页(每页16K)读取到缓冲池，然后按最近最少使用(LRU)的算法来保留在缓冲池中的缓存数据。如果数据库文件需要修改，总是首先修改在缓存池中的页(发生修改后，该页即为脏页)，然后再按照一定的频率将缓冲池的脏页刷新(flush)到文件。

buffer pool是通过三种list来管理的：

1) free list

2) lru list

3) flush list

buffer pool中的最小单位是page，在innodb中定义三种page

1) free page :此page未被使用，此种类型page位于free链表中

2) clean page:此page被使用，对应数据文件中的一个页面，但是页面没有被修改，此种类型

page位于lru链表中

3) dirty page:此page被使用，对应数据文件中的一个页面，但是页面被修改过，此种类型page

位于lru链表和flush链表中

插入缓冲：

不是缓冲池的一部分，InsertBuffer是物理页的一个组成部分,它带来InnoDB性能的提高。根据B+算法(下文会提到)的特点，插入数据的时候会主键索引是顺序的，不会造成数据库的随机读取，而对于非聚集索引(即辅助索引)，叶子节点的插入不再是顺序的了，这时需要离散地访问非聚集索引，插入性能在这里变低了。InnoDB引入插入缓冲，判断非聚集索引页是否在缓冲池中，如果在则直接插入;不在，则先放在插入缓冲区中。然后根据上述master thread中介绍的，会有一定的频率将插入缓冲合并。此外，辅助索引不能是唯一的，因为插入到插入缓冲时，并不去查找索引页的情况，否则仍然会造成随机读，失去插入缓冲的意义了。插入缓冲可能会占缓冲池中内存，默认也能会占到1/2，所以可以将这个值调小点，到1/3。通过IBUF_POOL_SIZE_PER_MAX_SIZE来设置，2表示1/2,3表示1/3。

两次写：

它带来InnoDB数据的可靠性。如果写失效，可以通过重做日志进行恢复，但是重做日志中记录的是对页的物理操作，如果页本身损坏，再对其进行重做是没有意义的。所以，在应用重做日志前，需要一个页的副本，当写入失效发生时，先通过页的副本来还原该页，再进行重做，这就是doublewire。

恢复数据=页副本+重做日志

Mysql内存结构—log buffer与管理池

日志缓冲：

日志缓冲将重做日志信息先放入这个缓冲区，然后按一定频率将其刷新到重做日志文件。该值一般不需要设置为很大，因为一般情况下每一秒钟就会将重做日志缓冲刷新到日志文件，因此我们只需要保证每秒产生的事务量在这个缓冲大小之内即可。

额外的内存池：

额外的内存池同样十分重要。在InnoDB存储引擎中，对内存的管理是通过一种称为内存堆(heap)的方式进行的，他是用于缓存InnoDB引擎的数据字典信息和内部数据结构，在对一些数据结构本身分配内存时，需要从额外的内存池中申请，当该区域的内存不够时，会从缓冲池中申请，若是mysqld服务上的表对象数量较多，InnoDB引擎数据量很大，且innodb_buffer_pool_size的值设置较大，则应该适当地调整innodb_additional_mem_pool_size的值。若是出现缓存区的内存不足，则会直接向操作系统申请内存分配，并且会向MySQL的error log文件写入警告信息。

binlog和redolog区别：

1) binary log,会记录所有与MySQL有关的日志记录,包括 Innodb、MyISAM、Heap等其他存储引

擎的日志而 innodb存储引擎的重做日志(redolog),只记录有关其本身的事务日志

2) 记录内容不同：

binary log:不管你将二进制日志文件的记录格式设置为STATEMENT，还是ROW,又或是

MIXED, 其记录的都是关于一个事务的具体操作内容.

redo log:  记录innodb 每个页的更改的物理情况

3)写入时间不同：

binary log：事务提交前进行记录

redo log ：事物进行过程中，不断写入。