Mysql中的LRU链表

Posted 2021-12-05 小志的博客

目录

• • 一、LRU链表的概述
  • 二、LRU链表的处理逻辑
  • 三、LRU链表的优缺点
  • 四、预读的概述
  • 五、预读的分类（根据触发方式分类）
  • 六、造成Buffer Pool命中率低的原因
  • 七、Buffer Pool命中率低的解决方式
  • 八、对于简单LRU链表的缺点优化

一、LRU链表的概述

• LRU = Least Recently Used（最近最少使用）；
• 由于缓冲区空间有限，如果满了，则需要把旧的移除掉，新的加进来；
• 把使用频繁的数据保留在缓存中，把使用频率低的数据移除；
• 用来记录缓冲页的被使用热度；
• Buffer Pool的缓冲命中率（我们当然是期望命中率越高越好）；
  假设我们一共访问了n次页，那么被访问的页已经在Buffer Pool中的次数除以n，那么就是Buffer Pool的缓冲命中率。
• 提高命中率的方法——简单的LRU链表。

二、LRU链表的处理逻辑

1. 创建LRU链表。
2. 当要访问某个页时，如果不在Buffer Pool，则把该页从磁盘加载到缓冲池的缓冲页时，就把该缓冲页对应的控制块作为节点塞到LRU链表的头部。
3. 当要访问某个页时，如果在Buffer Pool中，则直接把该页对应的控制块移动到LRU链表的头部。

三、LRU链表的优缺点

1、优点

• 所有最近使用的数据都在链表表头，最近未使用的数据都在链表表尾。

2、缺点

• 由于预读的行为，很多预读的页都会被放到LRU链表的表头。如果这些预读的页都没有用到的话，这样，会导致很多尾部的缓冲页很快就会被淘汰。
• 如果发生全表扫描（比如：没有建立合适的索引 or 查询时没有where字句），则相当于把原有缓冲页全部都冲刷没了。

四、预读的概述

• 就是InnoDB认为执行当前的请求时，可能会在后面读取某些页面，于是就预先把这些页面加载到Buffer Pool中。

五、预读的分类（根据触发方式分类）

1、线性预读

• 如果顺序访问某个区（extent，一个区默认64个页）的页面超过了innodb_read_ahead_threshold（默认56）的值，就会触发一次异步读取下一个区中全部的页到Buffer Pool中的请求。

2、随机预读

• 默认innodb_random_read_ahead=OFF，如果某个区（extent）有13个连续的页面都已经被加载到了Buffer Pool中，无论这些页面是不是顺序读取的，都会触发一次异步读取本区全部的页到Buffer Pool中的请求。

六、造成Buffer Pool命中率低的原因

• 加载到Buffer Pool中的页不一定被用到。
• 如果有非常多的使用频率偏低的页被同时加载到Buffer Pool中，则可能会把那些使用频率非常高的页从Buffer Pool中淘汰掉。

七、Buffer Pool命中率低的解决方式

• InnoDB把LRU链按比例（innodb_old_blocks_pct）分成了两段——young区域和old区域。
  

• LRU链表如下所示：
  

八、对于简单LRU链表的缺点优化

1、针对预读的优化

• InnoDB规定，当磁盘上的某个页在初次加载（只是加载，没有涉及读取）到Buffer Pool中的某个缓冲页时，该缓冲页对应的控制块会被放到old区域的头部。这样预读页就只会在old区域，不会影响young区域中使用比较频繁的缓冲页。

2、针对全表扫描的优化

• 虽然首次加载放到的是old区域的头部，但是由于是全表扫描，会对加载的数据进行访问，那么第一次访问的时候，就会将该页放到young区域的头部。这样仍然会把那些使用频率比较高的页面给“排挤”下去。
• 由于全表扫描有一个特点，就是它对某个页的频繁访问且总耗时很短。所以，针对这种情况，InnoDB规定，在对某个处于old区域的缓冲页进行第一次访问时，就在它对应的控制块中记录下这个访问时间，如果后续的访问时间与第一次访问的时间在某个时间间隔内（即：innodb_old_blocks_time，默认为1000，单位为ms），那么该页面就不会从old区域移动到young区域的头部，否则将它移动到young区域的头部。