MySQL：详解 change buffer

这篇文章主要介绍 change buffer 的作用和使用场景。

更新过程

在 MySQL 中，更新的过程要涉及到 change buffer。

当需要更新一个数据页时，如果数据页在内存中就直接更新，而如果这个数据页还没有在内存中的话，在不影响数据一致性的前提下，InooDB 会将这些更新操作缓存在 change buffer 中，这样就不需要从磁盘中读入这个数据页了。在下次查询需要访问这个数据页的时候，将数据页读入内存，然后执行 change buffer 中与这个页有关的操作。通过这种方式就能保证这个数据逻辑的正确性。

注意 change buffer 是可以持久化的数据。即 change buffer在内存中有拷贝，也会被写入到磁盘上。

将 change buffer 中的操作应用到原数据页，得到最新结果的过程称为 merge。除了访问这个数据页会触发merge外，系统有后台线程会定期merge。在数据库正常关闭的过程中，也会执行 merge 操作。

所以，如果能够将更新操作先记录在 change buffer，减少读磁盘，语句的执行速度会得到明显的提升。而且，数据读入内存是需要占用 buffer pool 的，所以这种方式还能够避免占用内存，提高内存利用率。

注意，change buffer 用的是 buffer pool 里的内存，因此不能无限增大。

什么条件下可以使用 change buffer

这个条件跟索引有关，索引可以分为唯一索引和普通索引。

对于唯一索引来说，所有的更新操作都要先判断这个操作是否违反唯一性约束。比如，要插入一条记录，就要先判断现在表中是否已经存在这条记录，而这必须要将数据页读入内存才能判断。如果都已经读入到内存了，那直接更新内存会更快，就没必要使用 change buffer 了。

所以，唯一索引的更新不能使用change buffer，只有普通索引可以使用。

我们来看一下在表中插入一个新记录InnoDB 的处理流程，分为两种情况：

第一种情况，这个记录要更新的目标页在内存中。这时，InnoDB的处理流程如下：

• 对于唯一索引来说，找到对应的位置，判断到没有冲突，插入这个值，语句执行结束；
• 对于普通索引来说，找到对应的位置，插入这个值，语句执行结束。

此种情况普通索引和唯一索引对更新语句性能影响的差别，只是一个判断，只会耗费微小的CPU时间。

第二种情况，这个记录要更新的目标页不在内存中。这时，InnoDB的处理流程如下：

• 对于唯一索引来说，需要将数据页读入内存，判断到没有冲突，插入这个值，语句执行结束；
• 对于普通索引来说，则是将更新记录在 change buffer，语句执行就结束了。

change buffer 因为减少了随机磁盘访问，使更新性能提升。

change buffer 的使用场景

一个问题：普通索引的所有场景，使用 change buffer 都可以起到加速作用吗？

因为 merge 的时候是真正进行数据更新的时刻，而 change buffer 的主要目的就是将记录的变更动作缓存下来，所以在一个数据页做 merge 之前，change buffer 记录的变更越多，即这个页面上要更新的次数越多，收益就越大。

对于写多读少的业务来说，页面在写完以后马上被访问到的概率比较小，此时change buffer的使用效果最好。

但如果是写入之后马上会做查询的场景，即使将更新先记录在 change buffer，但之后由于马上要访问这个数据页，会立即触发 merge 过程。这样随机访问 IO 的次数不会减少，反而增加了 change buffer 的维护代价。对于这种业务模式来说，change buffer 起到了副作用。

change buffer 和 redo log 的区别

redo log 中的 WAL 提升性能的核心机制，也是尽量减少随机读写。

redo log 主要节省的是随机写磁盘的IO消耗（转成顺序写），而 change buffer 主要节省的则是随机读磁盘的IO消耗。

参考资料

《MySQL 45讲》

《MySQL 必知必会》

《MySQL 是怎样运行的》