介紹重要知識點：InnoDB的插入緩衝

Mysql影片教學欄位介紹InnoDB的插入緩衝。

InnoDB引擎有幾個重點特性，為其帶來了更好的效能和可靠性：

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

今天我們的主題就是插入緩衝（Insert Buffer）,由於InnoDB引擎底層資料儲存結構式B 樹，而對於索引我們又有聚集索引和非聚集索引。

在進行資料插入時必然會引起索引的變化，聚集索引不必說，一般都是遞增有序的。而非聚集索引就不一定是什麼資料了，其離散性導致了在插入時結構的不斷變化，從而導致插入性能降低。

所以為了解決非聚集索引插入效能的問題，InnoDB引擎 創造了Insert Buffer。

Insert Buffer 的儲存

看到上圖，可能大家會認為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 其實和資料頁一樣，也是物理存在的（以B 樹的形式存在共享表空間中）。

Insert Buffer 的作用

先說幾個點：

• 一張表格只能有一個主鍵索引，那是因為其實體儲存是一個B 樹。 （別忘了聚集索引葉子節點儲存的數據，而資料只有一份）

• 非聚集索引葉子節點存的是聚集索引的主鍵

#聚集索引的插入

首先我們知道在InnoDB儲存引擎中，主鍵是行唯一的識別碼（也就是我們常叨叨的聚集索引）。我們平時插入資料一般都是按照主鍵遞增插入，因此聚集索引都是順序的，不需要磁碟的隨機讀取。

例如表：

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

如上我創建了一個主鍵id,它有以下的特性：

• Id列是自增長的
• Id列插入NULL值時，由於AUTO_INCREMENT的原因，其值會遞增
• 同時資料頁中的行記錄按id的值進行順序存放

一般情況下由於聚集索引的有序性，不需要隨機讀取頁中的數據，因為此類別的順序插入速度是非常快的。

但如果你把列 Id 插入UUID這種數據，那你插入就是和非聚集索引一樣都是隨機的了。會導致你的B tree結構不停地變化，那性能必然會受到影響。

非聚集索引的插入

很多時候我們的表格還會有很多非聚集索引，例如我依照b欄位查詢，且b欄位不是唯一的。如下表：

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

這裡我建立了一個x表，它有以下特點：

• 有一個聚集索引id
• 有一個不唯一的非聚集索引name
• 在插入資料時資料頁是按照主鍵id進行順序存放
• 輔助索引name的資料插入不是順序的

非聚集索引也是一顆B 樹，只是葉子節點存的是聚集索引的主鍵和name 的值。

因為不能保證name列的資料是順序的，所以非聚集索引這棵樹的插入必然也不是順序的了。

當然如果name列插入的是時間類型數據，那麼其非聚集索引的插入也是順序的。

Insert Buffer 的到來

可以看出非聚集索引插入的離散性導致了插入效能的下降，因此InnoDB引擎設計了Insert Buffer來提高插入效能。

我來看看使用Insert Buffer 是怎麼插入的：

#首先對於非聚集索引的插入或更新操作，不是每一次直接插入索引頁中，而是先判斷插入的非聚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物件中。

給外部的感覺好像是樹已經插入非聚集的索引的葉子節點，而其實是存放在其他位置了

以一定的頻率和情況進行Insert Buffer和輔助索引頁子節點的merge（合併）操作，通常會將多個插入操作一起進行merge，這就大大的提升了非聚集索引的插入效能。

Insert Buffer的使用要求：

• 索引是非聚集索引
• 索引不是唯一（unique）的

只有满足上面两个必要条件时，InnoDB存储引擎才会使用Insert Buffer来提高插入性能。

那为什么必须满足上面两个条件呢？

第一点索引是非聚集索引就不用说了，人家聚集索引本来就是顺序的也不需要你

第二点必须不是唯一（unique）的，因为在写入Insert Buffer时，数据库并不会去判断插入记录的唯一性。如果再去查找肯定又是离散读取的情况了，这样InsertBuffer就失去了意义。

Insert Buffer信息查看

我们可以使用命令SHOW ENGINE INNODB STATUS来查看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
...复制代码

使用命令后，我们会看到很多信息，这里我们只看下INSERT BUFFER 的:

• seg size 代表当前Insert Buffer的大小  11336*16KB

• free listlen 代表了空闲列表的长度

• size 代表了已经合并记录页的数量

• Inserts 代表了插入的记录数

• merged recs 代表了合并的插入记录数量

• merges 代表合并的次数，也就是实际读取页的次数

merges：merged recs大约为1∶3，代表了Insert Buffer 将对于非聚集索引页的离散IO逻辑请求大约降低了2/3

Insert Buffer的问题

说了这么多针对于Insert Buffer的好处，但目前Insert Buffer也存在一个问题：

即在写密集的情况下，插入缓冲会占用过多的缓冲池内存（innodb_buffer_pool），默认最大可以占用到1/2的缓冲池内存。

占用了过大的缓冲池必然会对其他缓冲池操作带来影响

Insert Buffer的优化

MySQL5.5之前的版本中其实都叫做Insert Buffer，之后优化为 Change Buffer 可以看做是 Insert Buffer 的升级版。

插入缓冲（ Insert Buffer）这个其实只针对 INSERT 操作做了缓冲，而Change Buffer 对INSERT、DELETE、UPDATE都进行了缓冲，所以可以统称为写缓冲，其可以分为：

• Insert Buffer

• Delete Buffer

• Purgebuffer

总结：

Insert Buffer到底是个什么？

• 其实Insert Buffer的数据结构就是一棵B+树。

• 在MySQL 4.1之前的版本中每张表有一棵Insert Buffer B+树

• 目前版本是全局只有一棵Insert Buffer B+树，负责对所有的表的辅助索引进行Insert Buffer

• 这棵B+树存放在共享表空间ibdata1中

以下几种情况下 Insert Buffer会写入真正非聚集索引，也就是所说的Merge Insert Buffer

• 当辅助索引页被读取到缓冲池中时
• Insert Buffer Bitmap页追踪到该辅助索引页已无可用空间时
• Master Thread线程中每秒或每10秒会进行一次Merge Insert Buffer的操作

一句话概括下：

Insert Buffer 就是用于提升非聚集索引页的插入性能的，其数据结构类似于数据页的一个B+树，物理存储在共享表空间ibdata1中 。

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