InnoDB存储引擎详解(看这篇就够了)

InnoDB存储引擎是MySQL的默认存储引擎，要掌握好MySQL需要深入学习InnoDB存储引擎@mikechen

InnoDB存储引擎介绍

InnoDB是MySQL数据库管理系统中的一个存储引擎，目前是MySQL的默认存储引擎。

 

InnoDB存储引擎架构

InnoDB存储引擎的体系架构，包括以下关键组件：

1.后台线程

InnoDB存储引擎在后台运行多个线程，这些线程负责执行各种关键任务：

1. 主线程（Main Thread）： 这是InnoDB存储引擎的主线程，负责处理一些全局的管理任务。
2. IO线程(IO Thread)：InnoDB 存储引擎在后台运行多个 I/O 线程，用于处理与磁盘之间的读写操作，以及与重做日志文件的交互。
3. 刷新线程（Flush Thread）： 刷新线程负责将缓冲池中的脏数据，已修改但尚未写入磁盘的数据，刷新到磁盘中的数据文件。
4. 清理线程（PurgeThread）： purge thread 的主要作用是清理掉，事务被提交之后，不再需要undo页。
5. 日志写入线程（Log Write Thread）： 该线程负责将重做日志（Redo Log）写入磁盘,重做日志记录了数据库的变更操作，以确保事务的持久性和数据一致性。

 

2.缓冲池（Buffer Pool）

缓冲池是InnoDB存储引擎的核心组件，是一个内存区域，用于缓存数据库中的数据和索引页。

缓冲池的作用：

• 减少磁盘I/O：InnoDB缓冲池存储了经常访问的数据页，当需要读取数据时，首先检查缓冲池中是否存在数据页，如果存在就可以避免从磁盘读取，从而减少了磁盘I/O操作。
• 提高读写性能：由于内存的访问速度远高于磁盘，将数据页保留在缓冲池中可以显著提高读写操作的性能。

缓冲池管理：

• LRU算法：InnoDB使用LRU最近最少使用算法来管理缓冲池中的数据页，当需要新的空间时，会将最久未使用的数据页移出缓冲池，为新的数据页腾出空间。
• 脏页：数据页可能会被修改，这些被修改但尚未写回磁盘的数据页称为脏页。InnoDB使用“脏页”列表来管理这些页，定期将脏页写回磁盘，以保持数据的一致性。

 

3.重做日志（Redo Log）

MySQL 的重做日志（Redo Log）是一种事务日志，用于记录已提交的事务对数据库数据所做的更改。

 

Redo Log的作用

重做日志主要用于恢复和持久性，当事务提交时，相应的数据更改首先被记录到重做日志中，然后再写入数据库的实际数据文件。

当事务进行数据修改，比如：插入、更新、删除时，相关的修改操作被记录到重做日志中，而不是立即写入到数据页中。

这样做的目的是，即使在数据库崩溃的情况下，通过重做日志可以将已提交的事务的数据更改重新应用到数据库，从而保持数据的一致性。

 

Redo Log的特点

顺序写入：重做日志是顺序写入的，这使得写入操作相对较快。

循环使用：一旦重做日志写满，系统会回到日志的开头，逐渐覆盖旧的日志记录，这是循环使用的方式。

组提交（Group Commit）：多个事务的日志记录可以被一起写入，从而提高写入性能。

 

4.Undo Log日志

Undo 日志记录了事务的反向操作，用于支持事务的回滚和多版本并发控制（MVCC）。

当事务更新数据时，旧的数据版本被保存在 Undo 日志中。

这允许事务在发生回滚时恢复到之前的状态，或者其他事务在执行期间访问旧版本的数据。

Undo 日志的主要作用包括：

事务回滚：如果事务需要回滚，数据库可以使用 Undo 日志中的信息将数据恢复到事务开始前的状态。

快照读：允许事务在执行期间读取一致性的数据版本，而不会受到其他事务的影响。

多版本并发控制（MVCC）：支持多个事务同时并发访问数据的不同版本，提高并发性能。

 

4.数据文件和索引文件

InnoDB将表的数据和索引存储在独立的数据文件和索引文件中。

数据文件包含了实际的数据行，而索引文件包含了用于加速数据检索的索引结构。

 

5.锁和并发控制

MySQL 的存储引擎提供了多种锁和并发控制机制，以确保多个事务可以同时访问数据库并保持数据的一致性。

InnoDB支持行级锁定，这意味着并发事务可以在不阻塞其他事务的情况下访问数据。

多版本并发控制（MVCC）允许每个事务在自己的数据版本上操作，从而提供更好的隔离性。

 

6.事务管理

InnoDB遵循ACID事务特性，确保数据的原子性、一致性、隔离性和持久性，它支持提交和回滚操作，使事务能够保持数据的完整性。

 

7.MVCC

InnoDB支持快照读，允许事务在执行期间读取数据的一致版本，而不受其他事务的影响。

MVCC机制使得不同事务之间可以同时读取和修改数据，而不会产生冲突。

 

InnoDB存储引擎总结

InnoDB存储引擎的功能和特点如下：

1. 事务支持： InnoDB是一个支持事务的存储引擎，可以确保复杂操作的数据完整性和一致性。
2. 外键约束： InnoDB支持外键关系，可以通过外键约束维护表之间的引用完整性。
3. 行级锁定： InnoDB支持行级锁定，允许并发事务以更细粒度的方式访问数据，提高了并发性和性能。
4. 崩溃恢复： InnoDB使用事务日志进行崩溃恢复，使得数据库在异常情况下能够恢复到一致状态。
5. MVCC： 多版本并发控制允许每个事务在自己的数据版本上操作，从而提供更高的并发性和隔离性。
6. 事务日志： InnoDB的事务日志记录数据的变更操作，使数据库能够在崩溃后进行恢复和回滚。

总之，InnoDB存储引擎在MySQL数据库中扮演着重要的角色，提供了事务支持、并发控制、数据完整性和高性能等关键特性，使其成为许多应用中的首选引擎。

陈睿mikechen

十余年BAT架构经验，资深技术专家，就职于阿里、淘宝、百度等一线互联网大厂。

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