mysql 面试 | buffer pool 主要是针对查询的优化还是写入的优化？

说起 buffer pool 相信各位也都耳熟能详，之前pdd面试，面试官提出过这样一个问题，buffer pool 主要是针对查询的优化还是写入的优化？

说这个问题之前，我们先来看一看 innodb 内存和磁盘结构，

从图中可见，innodb 是由内存结构和磁盘结构组成。其中内存结构主要由buffer pool，change buffer，自适应哈希，log buffer 四个部分组成。

buffer pool 都包含什么？

Innodb 引擎数据存储在磁盘上，为了加速数据访问，MySQL会把最常使用的数据，放进缓存里面，避免每次都去访问磁盘，这块内存区域就是缓冲池 buffer pool。它用于减少对磁盘的访问次数，提高数据库操作的效率。buffer pool 包含以下几个主要部分：

1.数据页（data pages）: 这是 buffer pool 最主要的部分，用于缓存表的数据页。当从表中读取数据时，数据页首先被加载到 buffer pool 中，之后的读取操作可以直接从内存中进行，而不需要再次访问磁盘。

2.索引页（index pages）: 除了数据页外，innodb 的索引页也会被缓存在 buffer pool 中。这包括主键索引（聚集索引）和二级索引页。缓存索引页可以加快查询速度，因为访问内存比访问磁盘要快得多。

3.插入缓冲（insert buffer，即change buffer）: change buffer 是 buffer pool 的一部分，它专门用于缓存对非唯一二级索引的更改。这允许数据库合并多个索引更改操作，减少磁盘i/o。

4.自适应哈希索引（adaptive hash index）: innodb 会根据表的访问模式构建哈希索引，以加速对 buffer pool 中数据的访问。如果 innodb 检测到对某些索引的查询非常频繁，它会在内存中创建这些索引的哈希版本，以提供更快的查找速度。

5.锁信息（lock information）: innodb 的行级锁信息也存储在 buffer pool 中，这样当访问数据页时，可以快速检查和实施锁。

6.数据字典信息（data dictionary information）: innodb 存储元数据信息，如表结构定义、索引信息等，这些信息也被缓存在 buffer pool 中。

7.脏页（dirty pages）: 当 buffer pool 中的数据页被修改（如更新操作）但还没有写回磁盘时，这些页被标记为"脏页"。后台进程会定期将脏页刷新到磁盘中。

8.双写缓冲区（doublewrite buffer）: 用于恢复机制的一部分，保证了数据页写入磁盘的原子性。在写入数据页之前，先将其复制到双写缓冲区，然后再写入数据文件。如果发生崩溃，双写缓冲区可以用来恢复损坏的页。

buffer pool 与 change buffer

先来看看查询和更新的简易流程。

在 mysql 中，change buffer 是一个特殊的数据结构，它是 buffer pool 的一部分，用于缓存对非唯一二级索引（secondary index）的更改。这些更改可能包括插入、删除和更新操作。change buffer 和 buffer pool 之间的关系可以看作是包含关系，即 change buffer 是 buffer pool 的组成部分。

这里是详细的解释：

• buffer pool：buffer pool 是 innodb 存储引擎中的一个关键组件，用于缓存数据和索引页，以减少磁盘i/o操作。当访问表的数据或索引时，innodb 首先检查所需的数据是否已经在 buffer pool 中。如果是，就可以直接从内存中读取，避免了磁盘读取的延迟和损耗。如果不是，innodb 将从磁盘读取数据页并将其放入 buffer pool。

• change buffer：change buffer 是 buffer pool 中的一个区域，专门用于缓存对非普通唯一索引页(non-unique secondary index page)的更改。当对表进行修改操作且索引页不在 buffer pool 中时，innodb 会将更改记录到 change buffer 中，而不是立即将更改写入磁盘上的索引页。这样可以减少随机i/o操作，因为多个更改可以合并在一起，然后一次性写入磁盘。这对于大量的插入、更新和删除操作特别有效。

change buffer 最终会被合并到 buffer pool 中相应的索引页中，这个过程称为 change buffer 合并（change buffer merge）。merge 操作可以在系统空闲时进行，或者当需要访问特定的索引页，数据库关闭和 redo 写满时触发。

对于 change buffer 俩个比较重要的参数

innodb_change_buffer_max_size ：配置 change buffer 的大小，占整个 buffer pool 的比例，默认值是25%，最大值是50%。

innodb_change_buffering：具体配置哪些写操作启用写缓冲，可以设置成all/none/inserts/deletes。

如果数据库大都是非唯一索引，业务是写多读少，且不会对写后的数据立即读取，则可以考虑使用并调整对应的值。

buffer pool 是 innodb 性能优化的关键，因为它直接影响到数据库操作的速度。通过调整 buffer pool 的大小和行为，可以显著提高数据库的性能。在配置服务器时，通常会尽可能地分配更多的内存给 buffer pool，前提是不影响系统的其他部分。

总结来说

change buffer 是 buffer pool 的一部分，专门用于缓存索引的更改，以优化写入操作和减少磁盘i/o。这两者之间的关系是包含关系，changebuffer 是 buffer pool 的一个组成部分。

再回到问题，应该来说 buffer pool 主要是指对查询的优化，对写入优化具体是指 change buffer 。

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