全表扫描流程

InnoDB 的数据是保存在主键索引上的，所以全表扫描实际上是直接扫描表 t 的主键索引。这条查询语句由于没有其他的判断条件，所以查到的每一行都可以直接放到结果集里面，然后返回给客户端。

那么，这个“结果集”存在哪里呢？实际上，服务端并不需要保存一个完整的结果集。取数据和发数据的流程是这样的：

  • 获取一行，写到net_buffer中。这块内存的大小是由参数net_buffer_length定义的，默认是 16k。
  • 重复获取行，直到net_buffer写满，调用网络接口发出去。
  • 如果发送成功，就清空net_buffer，然后继续取下一行，并写入net_buffer。
  • 如果发送函数返回 EAGAIN 或 WSAEWOULDBLOCK，就表示本地网络栈（socket send buffer）写满了，进入等待。直到网络栈重新可写，再继续发送。

存在问题

通过上面的流程，可以发现，MySQL 是“边读边发的”，这个概念很重要。这就意味着，如果客户端接收得慢，会导致 MySQL 服务端由于结果发不出去，这个事务的执行时间变长。

如果客户端使用–quick参数，会使用mysql_use_result方法。这个方法是读一行处理一行。因此可以想象一下，假设有一个业务的逻辑比较复杂，每读一行数据以后要处理的逻辑如果很慢，就会导致客户端要过很久才会去取下一行数据，可能就会出现服务端阻塞的现象。

因此，对于正常的线上业务来说，如果一个查询的返回结果不会很多的话，建议使用mysql_store_result这个接口，直接把查询结果保存到本地内存。

InnoDB的buffer poll的LRU算法

基本LRU流程

LRU结构图

InnoDB 管理 Buffer Pool 的 LRU 算法，是用链表来实现的。

  • 在图中的状态 1 里，链表头部是 P1，表示 P1 是最近刚刚被访问过的数据页；假设内存里只能放下这么多数据页；
  • 这时候有一个读请求访问 P3，因此变成状态 2，P3 被移到最前面；
  • 状态 3 表示，这次访问的数据页是不存在于链表中的，所以需要在 Buffer Pool 中新申请一个数据页 Px，加到链表头部。但是由于内存已经满了，不能申请新的内存。于是，会清空链表末尾 Pm 这个数据页的内存，存入 Px 的内容，然后放到链表头部。
  • 从效果上看，就是最久没有被访问的数据页 Pm，被淘汰了。

问题

假设按照这个算法，我们要扫描一个 200G 的表，而这个表是一个历史数据表，平时没有业务访问它。那么，按照这个算法扫描的话，就会把当前的 Buffer Pool 里的数据全部淘汰掉，存入扫描过程中访问到的数据页的内容。也就是说 Buffer Pool 里面主要放的是这个历史数据表的数据。

对于一个正在做业务服务的库，这可不妙。你会看到，Buffer Pool 的内存命中率急剧下降，磁盘压力增加，SQL 语句响应变慢。

改进LRU流程

LRU结构图

  • 图中状态 1，要访问数据页 P3，由于 P3 在 young 区域，因此和优化前的 LRU 算法一样，将其移到链表头部，变成状态 2。
  • 之后要访问一个新的不存在于当前链表的数据页，这时候依然是淘汰掉数据页 Pm，但是新插入的数据页 Px，是放在 LRU_old 处。
  • 处于 old 区域的数据页，每次被访问的时候都要做下面这个判断：
    • 若这个数据页在 LRU 链表中存在的时间超过了 1 秒，就把它移动到链表头部；
    • 如果这个数据页在 LRU 链表中存在的时间短于 1 秒，位置保持不变。1 秒这个时间，是由参数 innodb_old_blocks_time 控制的。其默认值是 1000，单位毫秒。

这个策略，就是为了处理类似全表扫描的操作量身定制的。还是以刚刚的扫描 200G 的历史数据表为例，我们看看改进后的 LRU 算法的操作逻辑：

  • 扫描过程中，需要新插入的数据页，都被放到 old 区域 ;
  • 一个数据页里面有多条记录，这个数据页会被多次访问到，但由于是顺序扫描，这个数据页第一次被访问和最后一次被访问的时间间隔不会超过 1 秒，因此还是会被保留在 old 区域；
  • 再继续扫描后续的数据，之前的这个数据页之后也不会再被访问到，于是始终没有机会移到链表头部（也就是 young 区域），很快就会被淘汰出去。

可以看到，这个策略最大的收益，就是在扫描这个大表的过程中，虽然也用到了 Buffer Pool，但是对 young 区域完全没有影响，从而保证了 Buffer Pool 响应正常业务的查询命中率。