InnoDB Buffer Pool

Buffer Pool本质上是InnoDB向操作系统申请的一段连续的内存空间，可以通过innodb_buffer_pool_size来调整它的大小。

Buffer Pool内部组成：Buffer Pool向操作系统申请的连续内存由控制块和缓存页组成，每个控制块和缓存页都是一一对应的，在填充足够多的控制块和缓存页的组合后，Buffer Pool剩余的空间可能产生不够填充一组控制块和缓存页，这部分空间不能被使用，也被称为碎片。InnoDB使用了许多链表来管理Buffer Pool。

Free链表：free链表中每一个节点都代表一个空闲的缓存页，在将磁盘中的页加载到Buffer Pool时，会从free链表中寻找空闲的缓存页。

链表基节点：Mysql通过基节点管理free链表，mysql为基节点单独申请了40字节的空间，不包含在Buffer Pool内

缓存页查询与定位：为了快速定位某个页是否被加载到Buffer Pool，使用表空间号 + 页号作为key，缓存页作为value，建立哈希表。

Flush链表：在Buffer Pool中被修改的页称为脏页，脏页并不是立即刷新到磁盘上，而是被加入到flush链表中，待之后的某个时刻同步到磁盘上。

LRU链表：通过最近最少使用原则淘汰缓存页，释放缓存空间，使用到某个缓存页，就把该缓存页调整到LRU链表头部，尾部为最近最少使用缓存页。

InnoDB预读机制：

1. 线性预读，顺序访问某个区的页面超过了系统变量的值，就会触发一次异步读取下一区中全部页面到Buffer Pool的请求。
2. 随机预读：随机缓存了某个区的13个连续页面，会触发异步读取本区所有页面到Buffer Pool的请求。
3. 预读可能造成的问题：预读的无用页都加载到了Buffer Pool，导致有用的页被挤到链表尾部淘汰掉了。还有一种可能就是全表扫描，表中记录很多，占用的页很多，导致这些页也加载到Buffer Pool，挤掉有用的缓存页。
4. 应对方法：LRU链表分为(young区域 | 热数据：使用频率非常高的缓存页）和（old区域 | 冷数据：使用频率不高的缓存页），可以通过innodb_old_bloc ks_pct来调节old区域所占的比例。首次从磁盘上加载到Buffer Pool的页会被放到old区域的头部，在innodb_old_blocks_time间隔时间内访问该页不会把它移动到young区域头部。在Buffer Pool没有可用的空闲缓存页时，会首先淘汰掉old区域的一些页。
5. 为了减少young链表频繁移动的开销，只有访问的缓存页位于young区域的后四分之三位置才能提升性能。

其他的一些链表：

1. unzip LRU链表：管理解压页
2. zip clean链表：管理未解压页
3. zip free数组：每个元素都代表一个链表

数据库后台专门线程负责将LRU链表尾部的部分脏页和Flush链表中的脏页刷新到磁盘。

Buffer Pool特别大且多线程并发访问量高，单一的Buffer Pool可能会影响请求的处理速度，因此当Buffer Pool特别大的时候，可以把它们拆分成若干小的Buffer Pool，可以通过指定innodb_buffer_pool_instances来控制Buffer Pool实例的个数，每个Buffer Pool实例中都有各自独立的链表，互不干扰。

自Mysql 5.7.5版本之后，可以在服务器运行过程中调整Buffer Pool大小。每个Buffer Pool实例由若干个chunk组成，每个chunk的大小可以在服务器启动时通过启动参数调整。由于基节点的原因，实际空间比chunk要大5%。

innodb_buffer_pool_size必须是innodb_buffer_pool_chunk_size × innodb_ buffer_pool_instances的倍数，且MySQL会根据一定的逻辑自动调节大小

查看Buffer Pool的状态信息：SHOW ENGINE INNODB STATUSG