InnoDB关键特性之Insert buffer

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我们知道在进行插入操作时，数据页的存放还是按主键id的执行顺序存放，但是对于非聚集索引，叶子节点的插入不再是顺序的了。
例如,对于如下表结构进行insert操作
create table tab (
id int auto_increment,
name varchar(30),
primary key (id),
key(name)
) engine=innodb default charset=utf8;
nanme 为非唯一字段，这时就需要离散地访问非聚集索引页，插入性能在这里变低了。然而这并不是这个name字段上索引的错误，因为B+树的特性决定了非聚集索引插入的离散性。
为了解决非聚族索引的随机写性能差,InnoDB 存储引擎开发了 innsert-buffer pool (5.5 中做了加强,称之为 change buffer pool)

一什么是 innsert-buffer pool

innodb使用insert buffer"欺骗"数据库:对于为非唯一索引，辅助索引的修改操作并非实时更新索引的叶子页,而是把若干对同一页面的更新缓存起来做合并为一次性更新操作,转化随机IO 为顺序IO,这样可以避免随机IO带来性能损耗，提高数据库的写性能。
1.1 原理:
   a 先判断要更新的这一页在不在内存中。
   b 如果不在,则读取index page 存入Insert Buffer，按照Master Thread的调度规则来合并非唯一索引和索引页中的叶子结点.

1.2 Master Thread的调度规则

 a 主动merger[innodb主线程定期完成，用户线程无感知]
    主动merger：
    原理:主动merge通过innodb主线程(svr_master_thread）判断：若过去1s之内发生的I/O小于系统I/O能力的5%，
        则主动进行一次insert buffer的meger操作。meger的页面数为系统I/O能力的5%，读取采用async io模式。
        每10s,必定触发一次insert buffer meger操作。meger的页面数仍旧为系统 I/O能力的5%。
    步骤:
        1.主线程发出async io请求，async读取需要被meger的索引页面
        2.I/O handler 线程，在接受到完成的async I/O之后，进行merger
  b 被动merge[用户线程完成，用户能感受到meger操作带来的性能影响]
    被动merge:
      情况一：
      insert操作，导致页面空间不足，需要分裂(split)。由于insert buffer只针对单个页面，不能buffer page split[页已经在内存里]，因此引起页面的被动meger。同理，update操作导致页面空间不 足；purge导致页面为空等。总之:若 当前操作引起页面split or merge,那么就会导致被动merge。
      情况二:
      insert操作，由于其它各种原因，insert buffer优化返回false，需要真正读取page时，要进行被动merge。与一不同的是，页在disk上，需要读取到内存里。
      情况三：
      在进行insert buffer操作，发现insert buffer太大，需要压缩insert buffer,这时需要强制被动merge,不允许 insert 操作进行。

二为什么要求是非唯一索引呢？

因为
  1 主键是行唯一的标示符,当app 写入行时，是按照主键递增的顺序进行插入的，异常插入聚族索引一般也顺序的，不需要随机IO。
  2 写唯一索引要检查记录是不是存在，所以在修改唯一索引之前,必须把修改的记录相关的索引页读出来才知道是不是唯一,这样Insert buffer就没意义了，反正要读出来(读带来随机IO)，所以只对非唯一索引有效。

三如何查看insert buffer

我们可以通过show engine innodb status \G 来查看插入缓冲的信息
-------------------------------------
INSERT BUFFER AND ADAPTIVE HASH INDEX
-------------------------------------
Ibuf: size 1, free list len 0, seg size 2, 2920 merges
merged operations:
 insert 23858, delete mark 0, delete 0
discarded operations:
 insert 0, delete mark 0, delete 0

seg size显示了当前插入缓冲的大小为2 *16KB，大约为32KB，free list len代表了空闲列表的长度，size代表了已经合并记录页的数量。merges 表示合并次数。
merged operations:
Inserts代表插入的记录数，delete mark delete 次数均为0.

四 insert buffer 增强之 change buffering

    change buffering 是MySQL5.5加入的新特性，change buffering是insert buffer的加强，insert buffer只针对insert有效，change buffering对insert、delete、update(delete+insert)、purge都有效。当修改一个索引块(secondary index)时的数据时，索引块在buffter pool中不存在，修改信息就会被cache在change buffer中，当通过索引扫描把需要的索引块读取到buffer pool时，会和change buffer中修改信息合并，再择机写回disk。目的还是为了减少随机IO带来性能损耗，说明白了：把随机IO尽量变成顺序IO。

五

对于廉价的机械硬盘，这个参数还是能帮助提高性能的。在SSD盛行的今天，在SSD上随机访问和顺序访问性能几乎差不多的情况下，insert buffer/change buffering特性不会带来多大的性能提升。

六参考文章

[1] Some little known facts about Innodb Insert Buffer 
[2] innodb-performance-change_buffering 
[3] mysql-5-5-innodb-change-buffering 
[4] InnoDB的Master Thread调度流程

InnoDB关键特性之Insert buffer

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