InnoDB存储引擎关键特性

InnoDB存储引擎会监控对表上索引的查找，如果观察到建立哈希索引可以带来速度的提升，则建立哈希索引-gt;通过缓冲池的B+树构造，

1、插入缓冲Insert Buffer--给InnoDB存储引擎带来了性能
插入缓冲和数据页一样，是物理页的一个组成部分。
(1)主键primary key是行唯一的标识符，在应用程序中行记录的插入顺序是按照主键递增的顺序进行插入的->插入聚集索引一般是顺序的，不需要磁盘随机读取。
(2)非聚集的辅助索引secondary index不唯一，进行插入操作时，非聚集索引叶子结点的插入不是顺序的，折旧需要离散的访问非聚集索引页，插入性能低(B+树的特性决定了非聚集索引的离散性)
插入缓冲->对于非聚集索引的插入或更新操作，不是每一次直接插入，而是先判断插入的非聚集索引页是否在缓冲池中，在则直接插入；否则先放入一个插入缓冲区中，再以一定的频率执行插入缓冲和非聚集索引叶子结点的合并。
mysql> show engine innodb status;
...
-------------------------------------
INSERT BUFFER AND ADAPTIVE HASH INDEX
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Ibuf: size 7545, free list len 3790, seq size 11336,
8075308 inserts, 7540969 merged recs, 2246304 merges
...
7545已用，3790空闲，11336插入缓冲大小=7545+3790，8075308插入的记录数，7540969合并的页的数量，2246304合并的次数，7540969:2246304≈3:1
注：插入缓冲默认情况下最大可以占用1/2的缓冲池内存，可修改IBUF_POOL_SIZE_PER_MAX_SIZE进行控制。
插入缓冲使用的条件：
(1)索引是辅助索引；
(2)索引不是唯一的。
2、两次写Double Write--给InnoDB存储引擎带来数据的可靠性
部分失效partial page write：当数据库宕机时，数据库正在写一个页面且只写了一部分导致数据丢失->根本原因是mysql的page size跟系统文件的page size不一致，导致在写数据时，系统并不是把整个buffer pool page一次性写到disk上。(比如16K的页，只写了前4K)
重做日志redo log：记录的是对页的物理操作，如偏移量800，写'AAA'记录，即如果这个页本身已经损坏，再对其进行重做已经没有任何意义。
两次写double write：在应用apply重做日志前，我们需要一个页的副本，当写入失效发生时，先通过副本来还原该页，再进行重做，这就是double write。
恢复工作方式：如果是写doublewrite buffer本身失效，那么这些数据不会被写到磁盘，innodb此时会从磁盘载入原始数据，然后再通过log files计算出正确的数据，重新写入到doublewrite buffer；如果是写磁盘失败，则直接用buffer的数据再写一遍。
doublewrite架构如下图所示：

doublewrite：
内存中的doublewrite buffer，大小为2MB；
物理磁盘上共享表空间中连续的128页，大小为2MB(2MB=2*1MB=2*64*16KB=2*64页)。
过程描述：
当缓冲池的脏页刷新时flush dirty page，并不直接写磁盘，而是会通过memcpy函数将脏页拷贝到内存中的doublewrite buffer，，之后通过doublewrite buffer分两次，每次写入1MB到共享表空间的物理磁盘上，然后马上调用fsync函数同步磁盘，避免缓冲写带来的问题。
->在这个过程中，因为doublewrite页是连续的，因此整个过程是顺序写的，开销并不是很大；在完成doublewrite页写入后，再将doublewrite buffer中的页写入到各个表空间文件中，此时的写则是离散的。
Innodb_dblwr_pages_written:Innodb_dblwr_writes≈64:1(一次可刷新64个脏页)，而当系统写入压力并不是很高时，远小于64:1。
在master/slave主从复制结构中，master server需开启两次写功能；slave server应禁用两次写功能。
3、自适应哈希索引Adaptive Hash Index
哈希hash->非常快的查找方法O(1)，常用于join操作(SQL Server和Oracle中的哈希连接)
设计思想：数据库自优化->InnoDB存储引擎会监控对表上索引的查找，如果观察到建立哈希索引可以带来速度的提升，则建立哈希索引->通过缓冲池的B+树构造，因此建立速度很快，且不需要将整个表都建立哈希索引，InnoDB存储引擎会自动根据访问的频率和模式来为某些页建立哈希索引。其只能用来搜索等值的查询，如select * from table where index_col='xxx'。
启用自适应哈希索引后，读写速度可提高2倍，对辅助索引的连接操作性能可提高5倍。
mysql> show engine innodb status;
...
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INSERT BUFFER AND ADAPTIVE HASH INDEX
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Ibuf: size 7545, free list len 3790, seq size 11336,
8075308 inserts, 7540969 merged recs, 2246304 merges
Hash table size 4980499, node heap has 1246 buffer(s)
1640.60 hash searches/s, 3709.46 non-hash searches/s
...
1640.60:3709.46≈1:2.26

参考：