传统LRU链表 vs MySQL的LRU链表,孰优孰劣?

一、简述传统的LRU链表LRU:Least Recently Used
相信大家对LRU链表是不陌生的 , 它算是一种基础的数据结构吧 , 而且想必面试时也被问到过什么是LRU链表 , 甚至是让你手写一个LRU链表 。
其实所谓的LRU链表本质上就是一个双向循环链表 , 如下图:
传统LRU链表 vs MySQL的LRU链表,孰优孰劣?文章插图
下面我们结合LRU链表和数据页机制描述一下MySQL加载数据的机制:
我们将从磁盘中读取的数据页称为young page , young page会被直接放在链表的头部 。 已经存在于LRU链表中数据页如果被使用到了 , 那么该数据页也被认为是young page而被移动到链表头部 。 这样链表尾部的数据就是最近最少使用的数据了 , 当Buffer Pool容量不足 , 或者后台线程主动刷新数据页时 , 就会优先刷新链表尾部的数据页 。
二、传统LRU链表的不足相信你之前肯定听说过操作系统级别的空间局部性原理:
spatial locality(空间局部性):也就是说读取一个数据 , 在它周围内存地址存储的数据也很有可能被读取到 , 于是操作系统会帮你预读一部分数据 。
MySQL也是存在存在预读机制的!

  1. 当Buffer Pool中存储着一个区中13个连续的数据页时 , 你再去这个区里面读取 , MySQL就会将这个区里面所有的数据页都加载进Buffer Pool中的LRU链表中 。 (然后可能你根本不会使用这些被预读的数据页)
  2. 当你顺序的访问了一个区中大于 innndb_read_ahead_threshold=56个数据页时 , MySQL会自动帮你将下一个相邻区中的数据页读入LRU链表中 。 (这个机制默认是被关闭的)
  3. 当你执行select * from xxx;时 , 如果表中的数据页非常多 , 那这些数据页就会一一将Buffer Pool中的经常使用的缓存页挤下去 , 可能留在LRU链表中的全部是你不经常使用的数据 。
综上你可以看到 , 所谓的预读机制的优势 , 实际上违背了LRU去实现将最近最少使用的数据页刷入磁盘的设计初衷 。
三、MySQL的LRU链表接下来我们看下MySQL的Buffer Pool是如何定制LRU链表的 , 已经LRU帮InnoDB解决了什么问题 。
当业务进行大量的CRUD时 , 需要不断的将数据页读取到buffer pool中的LRU链表中 。
MySQL的LRU链表长下面这样 。
传统LRU链表 vs MySQL的LRU链表,孰优孰劣?文章插图
LRU链表被MidPoint分成了New Sublist和Old Sublist两部分 。
其中New Sublist大概占比5/8 , Old Sublist占比3/8 。
New Sublist存储着young page , 而Old Sublist存储着Old Page 。
【传统LRU链表 vs MySQL的LRU链表,孰优孰劣?】我们可以通过如下的方式查看MidPoint的默认值 。
传统LRU链表 vs MySQL的LRU链表,孰优孰劣?文章插图
用户可以根据自己的业务动态的调整这个参数!
这其实是一种冷热数据分离设计思想 。 他相对于传统的LRU链表有很大的优势
四、MySQL定制LRU链表的优势而对于MySQLLRU链表来说 , 通过MidPoint将链表分成两部分 。
从磁盘中新读出的数据会放在Old Sublist的头部 。 这样即使你真的使用select * from t;也不会导致New Sublist中的经常被访问的数据页被刷入磁盘中 。
正常情况下 , 访问Old Sublist中的缓存页 , 那么该缓存页会被提升到New Sublist中成为热数据 。
但是当你通过 select * from t 将一大批数据加载到Old Sublist时 , 然后在不到1s内你又访问了它 , 那在这段时间内被访问的缓存页并不会被提升为热数据 。这个1s由参数innodb_old_blocks_time控制 。
另外:New SubList也是经过优化的 , 如果你访问的是New SubList的前1/4的数据 , 他是不会被移动到LRU链表头部去的 。