在数据库规模，MySQL 算作最流行的关连型数据库惩办系统之一，世俗诈欺于多样限制的诈欺步调中。而 InnoDB 算作 MySQL 默许的存储引擎，无疑是其中最为紧迫和辽远的部分。你是否果然了解 InnoDB？它不仅是 MySQL 的中枢组件，更是高性能、高可靠性和复杂事务处理的重要所在。

1. InnoDB 的发祥与上风

InnoDB 当先由 Innobase Oy 公司开导，其后被 Oracle 收购，并成为 MySQL 的默许存储引擎。比拟其他存储引擎（如 MyISAM），InnoDB 的最大上风在于其对事务的缓助和行级锁定机制。这意味着在多用户并发访谒的情况下，InnoDB 简略确保数据的一致性和竣工性，同期最大休止地减少锁突破，提高系统的迷糊量。

InnoDB 缓助 ACID（原子性、一致性、隔断性和耐久性）本性，这使得它卓越相宜处理复杂的业务逻辑和高并发场景。不管是金融系统、电子商务平台，如故野蛮媒体诈欺，InnoDB 齐简略提供牢固、高效的数据惩办智商。此外，InnoDB 还具备自动归附功能，简略在系统崩溃后自动归附到一致现象，确保数据的安全性和可靠性。

2. 事务惩办与日记机制

事务惩办是 InnoDB 的一大亮点。通过引入回滚段（Undo Log）和重作念日记（Redo Log），InnoDB 收场了高效的事务处理。当事务提交时，重作念日记会记载统统修改操作，确保即使系统崩溃，数据也能归附到一致现象。而在事务回滚时，回滚段则用于捣毁未提交的更正，保证数据的原子性和一致性。

•Redo Log（重作念日记）：Redo Log 是 InnoDB 收场耐久性的重要。它记载了每个事务对数据页所作念的物理修改。当事务提交时，Redo Log 会被写入磁盘，确保即使系统崩溃，未完成的事务也不错通过 Redo Log 进行归附。这种机制大大提高了系统的可靠性和性能。

•Undo Log（回滚段）：Undo Log 用于缓助事务的回滚和 MVCC（多版块并发端正）。当事务修改数据时，InnoDB 会将旧版块的数据保存在 Undo Log 中。如果事务需要回滚，InnoDB 不错通过 Undo Log 归附数据的原始现象。此外，Undo Log 还用于收场快照读取，确保多个事务不错同期读取不同的数据版块，而不会互相羁系。

3. 多版块并发端正（MVCC）

MVCC（多版块并发端正） 是 InnoDB 收场高效并发读写的重要时期。通过为每个事务生成快照，InnoDB 允好多个读操作同期进行，而不会互相羁系。具体来说，MVCC 通过以下几种机制收场：

•快照读（Snapshot Read）：当一个事务扩充 SELECT 查询时，InnoDB 会为其创建一个快照，包含该事务运转时的数据版块。即使其他事务在此时期对数据进行了修改，刻下事务仍然不错看到快照中的旧版块数据。这幸免了读操作之间的锁竞争，显耀提高了系统的并发性能。

•刻下读（Current Read）：关于需要得回最新数据的操作（如 UPDATE、DELETE 和某些 SELECT FOR UPDATE），InnoDB 会读取最新的数据版块，并加锁以确保数据的一致性。这么不错谛视其他事务在读取流程中修改数据，确保事务的隔断性。

通过 MVCC，InnoDB 在高并发环境下说明出色，尤其是在读多写少的场景中，简略极地面进步系统的反馈速率和迷糊量。

4. 索引结构与查询优化

索引结构亦然 InnoDB 的一个紧迫本性。InnoDB 使用 B+ 树算作其主要索引结构，简略高效地缓助范围查询和排序操作。B+ 树的本性是每个节点不错存储多个键值对，而且叶子节点之间通过指针相连，酿成链表结构。这使得 B+ 树卓越相宜用于范围查询祥和序扫描。

•聚簇索引（Clustered Index）：InnoDB 的主键索引是一个聚簇索引，它将数据行与主键索引细腻连结。这意味着主键索引的叶子节点不仅存储索引信息，还存储竣工的数据行。聚簇索引的上风在于，当通过主键查询数据时，InnoDB 不错径直从索引中得回数据，减少了磁盘 I/O 操作，显耀进步了查询成果。

•辅助索引（Secondary Index）：除了聚簇索引，InnoDB 还缓助辅助索引。辅助索引是基于非主键字段创建的索引，它的叶子节点存储的是主键值，而不是竣工的数据行。当通过辅助索引查询数据时，InnoDB 源头通过辅助索引找到主键值，然后再通过聚簇索引得回竣工的数据行。天然这种形势比径直通过主键查询略微慢一些，但它仍然简略灵验地加快查询。

此外，InnoDB 还缓助全文索引、空间索引等多种索引类型，适用于不同的诈欺场景。合理的索引野心不错显耀进步查询性能，减少系统的反馈时候。

5. InnoDB 的挑战与衡量

尽管 InnoDB 领有诸多优点，但它也有一些需要细心的处所。举例，InnoDB 的表结构愈加复杂，占用的磁盘空间相对较大；而且在某些特定场景下，如全表扫描或批量插入操作，性能可能不如 MyISAM。因此，在遴荐存储引擎时，需要凭证具体的诈欺需求进行衡量。

InnoDB 体系架构

InnoDB 主要包括了：内存池、后台线程以及存储文献。内存池又是由多个内存块构成的，主要包括缓存磁盘数据、redo log 缓冲等；后台线程则包括了 ：Master Thread、IO Thread 以及 Purge Thread 等；

由 InnoDB 存储引擎收场的表的存储结构文献一般包括表结构文献（.frm）、分享表空间文献（ibdata1）、独占表空间文献（ibd）以及日记文献（redo 文献等）等。

1. 内存池

咱们知说念，如果客户端从数据库中读取数据是径直从磁盘读取的话，无疑会带来一定的性能瓶颈，缓冲池的作用等于提高统统这个词数据库的读写性能。

客户端读取数据时，如果数据存在于缓冲池中，客户端就会径直读取缓冲池中的数据，不然再去磁盘中读取；关于数据库中的修改数据，源头是修改在缓冲池中的数据，然后再通过 Master Thread 线程刷新到磁盘上。

表面上来说，缓冲池的内存越大越好。缓冲池中不仅缓存索引页和数据页，还包括了 undo 页，插入缓存、自适合哈希索引以及 InnoDB 地锁信息等等。

InnoDB 允好多个缓冲池实例，从而减少数据库里面资源的竞争，增强数据库的并发处贤慧商，第 38 讲还讲到了缓冲池实例的成就以及调优。

InnoDB 存储引擎会先将重作念日记信息放入到缓冲区中，然后再刷新到重作念日记文献中。

2. 后台线程

Master Thread 主要肃穆将缓冲池中的数据异步刷新到磁盘中，除此除外还包括插入缓存、undo 页的回收等，IO Thread 是肃穆读写 IO 的线程，而 Purge Thread 主要用于回收事务还是提交了的 undo log，Pager Cleaner Thread 是新引入的一个用于协助 Master Thread 刷新脏页到磁盘的线程，它不错松开 Master Thread 的责任压力，减少羁系。

3. 存储文献

在 MySQL 中训导一张表齐会生成一个.frm 文献，该文献是用来保存每个表的元数据信息的，主要包含表结构界说。

在 InnoDB 中，存储数据齐是按表空间进行存放的，默许为分享表空间，存储的文献即为分享表空间文献（ibdata1）。若缔造了参数 innodb_file_per_table 为 1，则会将存储的数据、索引等信息单独存储在一个独占表空间，因此也会产生一个独占表空间文献（ibd）。如果你对分享表空间和独占表空间的走漏还不够彻底，接下来我会详解。

而日记文献则主若是重作念日记文献，主要记载事务产生的重作念日记，保证事务的一致性。

InnoDB 逻辑存储结构

InnoDB 逻辑存储结构分为表空间（Tablespace）、段 (Segment)、区 (Extent)、页 Page) 以及行 (row)。

1. 表空间（Tablespace）

InnoDB 提供了两种表空间存储数据的形势，一种是分享表空间，一种是独占表空间。 InnoDB 默许会将其统统的表数据存储在一个分享表空间中，即 ibdata1。

咱们不错通过缔造 innodb_file_per_table 参数为 1（1 代表独占形势）开启独占表空间款式。开启之后，每个表齐有我方孤独的表空间物理文献，统统的数据以及索引齐会存储在该文献中，这么便捷备份以及归附数据。

2. 段 (Segment)

表空间是由各个段构成的，段一般分为数据段、索引段和回滚段等。咱们知说念，InnoDB 默许是基于 B + 树收场的数据存储。

这里的索引段则是指的 B + 树的非叶子节点，而数据段则是 B + 树的叶子节点。而回滚段则指的是回滚数据。

3. 区 (Extent) / 页（Page）

区是表空间的单位结构，每个区的大小为 1MB。而页是构成区的最小单位，页亦然 InnoDB 存储引擎磁盘惩办的最小单位，每个页的大小默许为 16KB。为了保证页的连结性，InnoDB 存储引擎每次从磁盘苦求 4-5 个区。

4. 行（Row）

InnoDB 存储引擎是面向列的（row-oriented)，也等于说数据是按行进行存放的，每个页存放的行记载亦然有硬性界说的，最多允许存放 16KB/2-200 行，即 7992 行记载。

InnoDB 事务之 redo log 责任旨趣

InnoDB 是一个事务性的存储引擎，而 InnoDB 的事求收场是基于事务日记 redo log 和 undo log 收场的。redo log 是重作念日记，提供再写入操作，收场事务的耐久性；undo log 是回滚日记，提供回滚操作，保证事务的一致性。

redo log 又包括了内存中的日记缓冲（redo log buffer）以及保存在磁盘的重作念日记文献（redo log file），前者存储在内存中，容易丢失，后者耐久化在磁盘中，不会丢失。

InnoDB 的更新操作接管的是 Write Ahead Log 战术，即先写日记，再写入磁盘。当一笔记载更新时，InnoDB 会先把记载写入到 redo log buffer 中，并更新内存数据。咱们不错通过参数innodb_flush_log_at_trx_commit 自界说 commit 时，奈何将 redo log buffer 中的日记刷新到 redo log file 中。

在这里，咱们需要细心的是 InnoDB 的 redo log 的大小是固定的，辞别有多个日记文献接管轮回形势构成一个轮回闭环，当写到休止时，会回到开头轮回写日记。咱们不错通过参数 innodb_log_files_in_group 和 innodb_log_file_size 成就日记文献数目和每个日记文献的大小。

Buffer Pool 中更新的数据未刷新到磁盘中，该内存页咱们称之为脏页。最终脏页的数据会刷新到磁盘中，将磁盘中的数据掩盖，这个流程与 redo log 不一定接洽系。

惟有当 redo log 日记满了的情况下，才会主动触发脏页刷新到磁盘，而脏页不仅惟有 redo log 日记满了的情况才会刷新到磁盘，以下几种情况相同会触发脏页的刷新：

系统内存不实时，需要将一部分数据页淘汰掉，如果淘汰的是脏页，需要先将脏页同步到磁盘；MySQL 以为满足的时候，这种情况莫得性能问题；MySQL 正常关闭之前，会把统统的脏页刷入到磁盘，这种情况也莫得性能问题。

在分娩环境中，如果咱们开启了慢 SQL 监控，你会发现偶尔会出现一些用时稍长的 SQL。这是因为脏页在刷新到磁盘时可能会给数据库带来性能支拨，导致数据库操作抖动。

LRU 淘汰战术

以上咱们了解了 InnoDB 的更新和插入操作的具体收场旨趣，接下来咱们再来了解下它的收场和优化形势。

InnoDB 存储引擎是基于辘集索引收场的数据存储，也等于除了索引列以及主键是存储在 B + 树除外，其它列数据也存储在 B + 树的叶子节点中。而这里的索引页和数据页齐会缓存在缓冲池中，在查询数据时，只须在缓冲池中存在该数据，InnoDB 就无须每次齐去磁盘中读取页，从而提高数据库的查询性能。

天然缓冲池是一个很大的内存区域，但由于存放了多样类型的数据，加上存储数据量之大，缓冲池无法将统统的数据齐存储在其中。因此，缓冲池需要通过 LRU 算法将最近且频繁查询的数据缓存在其中，而不常查询的数据就淘汰出去。

InnoDB 对 LRU 作念了一些优化，咱们纯属的 LRU 算法泛泛是将最近查询的数据放到 LRU 列表的首部，而 InnoDB 则是将数据放在一个 midpoint 位置，泛泛这个 midpoint 为列表长度的 5/8。

这种战术主若是为了幸免一些不常查询的操作短暂将热门数据淘汰出去，而热门数据被再次查询时，需要再次从磁盘中得回，从而影响数据库的查询性能。

如果咱们的热门数据比较多，咱们不错通过换取 midpoint 值来增多热门数据的存储量，从而缩短热门数据的淘汰率。

回想

真切了解 InnoDB 的责任旨趣和时期细节，关于每一位 MySQL 开导者和数据库惩办员来说齐至关紧迫。不管你是刚刚构兵 MySQL 的生手，如故还是有一定训戒的时期东说念主员，掌执 InnoDB 的中枢见识和最好施行，齐将匡助你在本色责任中更好地野心和优化数据库系统。