重要，知識點：InnoDB的插入緩衝

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InnoDB引擎有幾個重點特性，爲其帶來了更好的性能和可靠性：

• 插入緩衝（Insert Buffer）
• 兩次寫（Double Write）
• 自適應哈希索引（Adaptive Hash Index）
• 異步IO（Async IO）
• 刷新鄰接頁（Flush Neighbor Page）

今天咱們的主題就是 插入緩衝（Insert Buffer）,因爲InnoDB引擎底層數據存儲結構式B+樹，而對於索引咱們又有彙集索引和非彙集索引。

在進行數據插入時必然會引發索引的變化，彙集索引沒必要說，通常都是遞增有序的。而非彙集索引就不必定是什麼數據了，其離散性致使了在插入時結構的不斷變化，從而致使插入性能下降。

因此爲了解決非彙集索引插入性能的問題，InnoDB引擎 創造了Insert Buffer。

Insert Buffer 的存儲

看到上圖，可能你們會認爲Insert Buffer 就是InnoDB 緩衝池的一個組成部分。

重點：其實對也不對，InnoDB 緩衝池確實包含了Insert Buffer的信息，但Insert Buffer 其實和數據頁同樣，也是物理存在的（以B+樹的形式存在共享表空間中）。

Insert Buffer 的做用

先說幾個點：

• 一張表只能有一個主鍵索引，那是由於其物理存儲是一個B+樹。（別忘了彙集索引葉子節點存儲的數據，而數據只有一份）
• 非彙集索引葉子節點存的是彙集索引的主鍵

彙集索引的插入

首先咱們知道在InnoDB存儲引擎中，主鍵是行惟一的標識符（也就是咱們常叨叨的彙集索引）。咱們平時插入數據通常都是按照主鍵遞增插入，所以彙集索引都是順序的，不須要磁盤的隨機讀取。

好比表：

CREATE TABLE test(
    id INT AUTO_INCREMENT,
    name VARCHAR(30),
    PRIMARY KEY(id)
);

如上我建立了一個主鍵 id,它有如下的特性：

• Id列是自增加的
• Id列插入NULL值時，因爲AUTO_INCREMENT的緣由，其值會遞增
• 同時數據頁中的行記錄按id的值進行順序存放

通常狀況下因爲彙集索引的有序性，不須要隨機讀取頁中的數據，由於此類的順序插入速度是很是快的。

但若是你把列 Id 插入UUID這種數據，那你插入就是和非彙集索引同樣都是隨機的了。會致使你的B+ tree結構不停地變化，那性能必然會受到影響。

非彙集索引的插入

不少時候咱們的表還會有不少非彙集索引，好比我按照b字段查詢，且b字段不是惟一的。以下表：

CREATE TABLE test(
    id INT AUTO_INCREMENT,
    name VARCHAR(30),
    PRIMARY KEY(id),
    KEY(name)
);

這裏我建立了一個x表，它有如下特色：

• 有一個彙集索引 id
• 有一個不惟一的非彙集索引 name
• 在插入數據時數據頁是按照主鍵id進行順序存放
• 輔助索引 name的數據插入不是順序的

非彙集索引也是一顆B+樹，只是葉子節點存的是彙集索引的主鍵和name 的值。

由於不能保證name列的數據是順序的，因此非彙集索引這棵樹的插入必然也不是順序的了。

固然若是name列插入的是時間類型數據，那其非彙集索引的插入也是順序的。

Insert Buffer 的到來

能夠看出非彙集索引插入的離散性致使了插入性能的降低，所以InnoDB引擎設計了 Insert Buffer來提升插入性能 。

我來看看使用Insert Buffer 是怎麼插入的：

首先對於非彙集索引的插入或更新操做，不是每一次直接插入到索引頁中，而是先判斷插入的非彙集索引頁是否在緩衝池中。

若在，則直接插入；若不在，則先放入到一個Insert Buffer對象中。

給外部的感受好像是樹已經插入非彙集的索引的葉子節點，而實際上是存放在其餘位置了

以必定的頻率和狀況進行Insert Buffer和輔助索引頁子節點的merge（合併）操做，一般會將多個插入操做一塊兒進行merge，這就大大的提高了非彙集索引的插入性能。

Insert Buffer的使用要求：

• 索引是非彙集索引
• 索引不是惟一（unique）的

只有知足上面兩個必要條件時，InnoDB存儲引擎纔會使用Insert Buffer來提升插入性能。

那爲何必須知足上面兩個條件呢？

第一點索引是非彙集索引就不用說了，人家彙集索引原本就是順序的也不須要你

第二點必須不是惟一（unique）的，由於在寫入Insert Buffer時，數據庫並不會去判斷插入記錄的惟一性。若是再去查找確定又是離散讀取的狀況了，這樣InsertBuffer就失去了意義。

Insert Buffer信息查看

咱們可使用命令SHOW ENGINE INNODB STATUS來查看Insert Buffer的信息：

-------------------------------------
INSERT BUFFER AND ADAPTIVE HASH INDEX
-------------------------------------
Ibuf: size 7545, free list len 3790, seg size 11336, 
8075308 inserts,7540969 merged sec, 2246304 merges
...

使用命令後，咱們會看到不少信息，這裏咱們只看下INSERT BUFFER 的:

• seg size 表明當前Insert Buffer的大小 11336*16KB
• free listlen 表明了空閒列表的長度
• size 表明了已經合併記錄頁的數量
• Inserts 表明了插入的記錄數
• merged recs 表明了合併的插入記錄數量
• merges 表明合併的次數，也就是實際讀取頁的次數

merges：merged recs大約爲1∶3，表明了Insert Buffer 將對於非彙集索引頁的離散IO邏輯請求大約下降了2/3

Insert Buffer的問題

說了這麼多針對於Insert Buffer的好處，但目前Insert Buffer也存在一個問題：

即在寫密集的狀況下，插入緩衝會佔用過多的緩衝池內存（innodb_buffer_pool），默認最大能夠佔用到1/2的緩衝池內存。

佔用了過大的緩衝池必然會對其餘緩衝池操做帶來影響

Insert Buffer的優化

MySQL5.5以前的版本中其實都叫作Insert Buffer，以後優化爲 Change Buffer 能夠看作是 Insert Buffer 的升級版。

插入緩衝（ Insert Buffer）這個其實只針對 INSERT 操做作了緩衝，而Change Buffer 對INSERT、DELETE、UPDATE都進行了緩衝，因此能夠統稱爲寫緩衝，其能夠分爲：

• Insert Buffer
• Delete Buffer
• Purgebuffer

總結：

Insert Buffer究竟是個什麼？

• 其實Insert Buffer的數據結構就是一棵B+樹。
• 在MySQL 4.1以前的版本中每張表有一棵Insert Buffer B+樹
• 目前版本是全局只有一棵Insert Buffer B+樹，負責對全部的表的輔助索引進行Insert Buffer
• 這棵B+樹存放在共享表空間ibdata1中

如下幾種狀況下 Insert Buffer會寫入真正非彙集索引，也就是所說的Merge Insert Buffer

• 當輔助索引頁被讀取到緩衝池中時
• Insert Buffer Bitmap頁追蹤到該輔助索引頁已無可用空間時
• Master Thread線程中每秒或每10秒會進行一次Merge Insert Buffer的操做

一句話歸納下：

Insert Buffer 就是用於提高非彙集索引頁的插入性能的，其數據結構相似於數據頁的一個B+樹，物理存儲在共享表空間ibdata1中 。