場景
1、維護一個市民系統，有一個字段為身份證號
2、業務代碼能保證不會寫入兩個重復的身份證號（如果業務無法保證，可以依賴數據庫的唯一索引來進行約束）
3、常用SQL查詢語句：SELECT name FROM CUser WHERE id_card = 'XXX'
4、建立索引
- 身份證號比較大，不建議設置為主鍵
- 從性能角度出發，選擇普通索引還是唯一索引？
假設字段k上的值都不重復
查詢過程
1、查詢語句：SELECT id FROM T WHERE k=5
2、查詢過程
- 通過B+樹從樹根開始，按層搜索到葉子節點，即上圖中右下角的數據頁
- 在數據頁內部通過二分法來定位具體的記錄
3、針對普通索引
- 查找滿足條件的第一個記錄(5,500)，然后查找下一個記錄，直到找到第一個不滿足k=5的記錄
4、針對唯一索引
- 由于索引定義了唯一性，查找到第一個滿足條件的記錄后，就會停止繼續查找
性能差異
1、性能差異：微乎其微
2、InnoDB的數據是按照數據頁為單位進行讀寫的，默認為16KB
3、當需要讀取一條記錄時，并不是將這個記錄本身從磁盤讀出來，而是以數據頁為單位進行讀取的
4、當找到k=5的記錄時，它所在的數據頁都已經在內存里了
5、對于普通索引而言，只需要多一次指針尋找和多一次計算 – CPU消耗很低
- 如果k=5這個記錄恰好是所在數據頁的最后一個記錄，那么如果要取下一個記錄，就需要讀取下一個數據頁
- 概率很低：對于整型字段索引，一個數據頁（16KB，compact格式）可以存放大概745個值
change buffer
1、當需要更新一個數據頁時，如果數據頁在內存中就直接更新
2、如果這個數據頁不在內存中，在不影響數據一致性的前提下
- InnoDB會將這些更新操作緩存在change buffer
- 不需要從磁盤讀入這個數據頁（隨機讀）
-
在下次查詢需要訪問這個數據頁的時候，將數據頁讀入內存
然后執行change buffer中與這個數據頁有關的操作（merge）
3、change buffer是可以持久化的數據，在內存中有拷貝，也會被寫入到磁盤上
4、將更新操作先記錄在channge buffer，減少隨機讀磁盤，提升語句的執行速度
5、另外數據頁讀入內存需要占用buffer pool，使用channge buffer能避免占用內存，提高內存利用率
6、change buffer用到是buffer pool里的內存，不能無限增大，控制參數innodb_change_buffer_max_size
# 默認25，最大50 mysql> SHOW VARIABLES LIKE '%innodb_change_buffer_max_size%'; +-------------------------------+-------+ | Variable_name | Value | +-------------------------------+-------+ | innodb_change_buffer_max_size | 25 | +-------------------------------+-------+
merge
1、merge：將change buffer中的操作應用到原數據頁
2、merge的執行過程
- 從磁盤讀入數據頁到內存（老版本的數據頁）
-
從change buffer里找出這個數據頁的change buffer記錄（可能多個）
然后依次執行，得到新版本的數據頁 - 寫入redolog，包含內容：數據頁的表更+change buffer的變更
3、merge執行完后，內存中的數據頁和change buffer所對應的磁盤頁都還沒修改，屬于臟頁
- 通過其他機制，臟頁會被刷新到對應的物理磁盤頁
4、觸發時機
- 訪問這個數據頁
- 系統后臺線程定期merge
- 數據庫正常關閉
使用條件
1、對于唯一索引來說，所有的更新操作需要先判斷這個操作是否違反唯一性約束
2、唯一索引的更新無法使用change buffer，只有普通索引可以使用change buffer
- 主鍵也是無法使用change buffer的
- 例如要插入(4,400)，必須先判斷表中是否存在k=4的記錄，這個判斷的前提是將數據頁讀入內存
- 既然數據頁已經讀入到了內存，直接更新內存中的數據頁就好，無需再寫change buffer
使用場景
1、一個數據頁在merge之前，change buffer記錄關于這個數據頁的變更越多，收益越大
2、對于寫多讀少的業務，頁面在寫完后馬上被訪問的概率極低，此時change buffer的使用效果最好
- 例如賬單類、日志類的系統
3、如果一個業務的更新模式為：寫入之后馬上會做查詢
- 雖然更新操作被記錄到change buffer，但之后馬上查詢，又會從磁盤讀取數據頁，觸發merge過程
- 沒有減少隨機讀，反而增加了維護change buffer的代價
更新過程
插入(4,400)
目標頁在內存中
- 對于唯一索引來說，找到3~5之間的位置，判斷沒有沖突，插入這個值
- 對于普通索引來說，找到3~5之間的位置，插入這個值
- 性能差異：微乎其微
目標頁不在內存中
1、對于唯一索引來說，需要將數據頁讀入內存，判斷沒有沖突，插入這個值
- 磁盤隨機讀，成本很高
對于普通索引來說，將更新操作記錄在change buffer即可
- 減少了磁盤隨機讀，性能提升明顯
索引選擇
1、普通索引與唯一索引，在查詢性能上并沒有太大差異，主要考慮的是更新性能，推薦選擇普通索引
2、建議關閉change buffer的場景
- 如果所有的更新后面，都伴隨著對這個記錄的查詢
- 控制參數innodb_change_buffering
mysql> SHOW VARIABLES LIKE '%innodb_change_buffering%'; +-------------------------+-------+ | Variable_name | Value | +-------------------------+-------+ | innodb_change_buffering | all | +-------------------------+-------+ # Valid Values (>= 5.5.4) none / inserts / deletes / changes / purges / all # Valid Values (<= 5.5.3) none / inserts # change buffer的前身是insert buffer，只能對insert操作進行優化
change buffer + redolog
更新過程
當前k樹的狀態：找到對應的位置后，k1所在的數據頁Page 1在內存中，k2所在的數據頁Page 2不在內存中
INSERT INTO t(id,k) VALUES (id1,k1),(id2,k2);
# 內存：buffer pool # redolog：ib_logfileX # 數據表空間：t.ibd # 系統表空間：ibdata1
1、Page 1在內存中，直接更新內存
2、Page 2不在內存中，在changer buffer中記錄：add (id2,k2) to Page 2
3、上述兩個動作計入redolog（磁盤順序寫）
4、至此事務完成，執行更新語句的成本很低
- 寫兩次內存+一次磁盤
5、由于在事務提交時，會把change buffer的操作記錄也記錄到redolog
- 因此可以在崩潰恢復時，恢復change buffer
虛線為后臺操作，不影響更新操作的響應時間
讀過程
假設：讀語句發生在更新語句后不久，內存中的數據都還在，與系統表空間（ibdata1）和redolog（ib_logfileX）無關
SELECT * FROM t WHERE k IN (k1,k2);
1、讀Page 1，直接從內存返回（此時Page 1有可能還是臟頁，并未真正落盤）
2、讀Page 2，通過磁盤隨機讀將數據頁讀入內存，然后應用change buffer里面的操作日志（merge）
- 生成一個正確的版本并返回
提升更新性能
1、redolog：節省隨機寫磁盤的IO消耗（順序寫）
2、change buffer：節省隨機讀磁盤的IO消耗
參考資料
《MySQL實戰45講》
總結
以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對服務器之家的支持。
