谷歌、脸书、魔兽世界都在用！InnoDB是什么？有哪些关键特性？

16lz 2021-03-26

01 InnoDB存储引擎概述

InnoDB存储引擎最早由Innobase Oy公司开发，被包括在MySQL数据库所有的二进制发行版本中，从MySQL 5.5版本开始是默认的表存储引擎（之前的版本InnoDB存储引擎仅在Windows下为默认的存储引擎）。

该存储引擎是第一个完整支持ACID事务的MySQL存储引擎（BDB是第一个支持事务的MySQL存储引擎，现在已经停止开发），其特点是行锁设计、支持MVCC、支持外键、提供一致性非锁定读，同时被设计用来最有效地利用以及使用内存和CPU。

Heikki Tuuri是InnoDB存储引擎的创始人，和著名的Linux创始人Linus是芬兰赫尔辛基大学校友。在1990年获得赫尔辛基大学的数学逻辑博士学位后，他于1995年成立Innobase Oy公司并担任CEO。

同时，在InnoDB存储引擎的开发团队中，有来自中国科技大学的Calvin Sun。随后又有一个中国人Jimmy Yang也加入了InnoDB存储引擎的核心开发团队，负责全文索引的开发，其之前任职于Sybase数据库公司，负责数据库的相关开发工作。

InnoDB存储引擎已经被许多大型网站使用，如用户熟知的Google、Yahoo!、Facebook、YouTube、Flickr，在网络游戏领域有《魔兽世界》《Second Life》《神兵玄奇》等。我不是MySQL数据库的布道者，也不是InnoDB的鼓吹者，但是我认为当前实施一个新的OLTP项目不使用MySQL InnoDB存储引擎将是多么的愚蠢。

从MySQL数据库的官方手册可得知，著名的Internet新闻站点Slashdot.org运行在InnoDB上。Mytrix、Inc.在InnoDB上存储超过1TB的数据，还有一些其他站点在InnoDB上处理插入/更新操作的速度平均为800次/秒。这些都证明了InnoDB是一个高性能、高可用、高可扩展的存储引擎。

InnoDB存储引擎同MySQL数据库一样，在GNU GPL 2下发行。更多有关MySQL证书的信息，这里不再详细介绍，可参考：

http://www.mysql.com/about/legal/

02 InnoDB存储引擎的版本

InnoDB存储引擎被包含于所有MySQL数据库的二进制发行版本中。早期其版本随着MySQL数据库的更新而更新。从MySQL 5.1版本时，MySQL数据库允许存储引擎开发商以动态方式加载引擎，这样存储引擎的更新可以不受MySQL数据库版本的限制。

所以在MySQL 5.1中，可以支持两个版本的InnoDB，一个是静态编译的InnoDB版本，可将其视为老版本的InnoDB；另一个是动态加载的InnoDB版本，官方称为InnoDB Plugin，可将其视为InnoDB 1.0.x版本。

MySQL 5.5版本中又将InnoDB的版本升级到了1.1.x。而在MySQL 5.6版本中InnoDB的版本也随着升级为1.2.x版本。

以下是InnoDB各版本功能对比。

老版本InnoDB：支持ACID、行锁设计、MVCC
InnoDB 1.0.x：继承了上述版本所有功能，增加了compress和dynamic页格式
InnoDB 1.1.x：继承了上述版本所有功能，增加了Linux AIO、多回滚段
InnoDB 1.2.x：继承了上述版本所有功能，增加了全文索引支持、在线索引添加

在现实工作中我发现很多MySQL数据库还是停留在MySQL 5.1版本，并使用InnoDB Plugin。很多DBA错误地认为InnoDB Plugin和InnoDB 1.1版本之间是没有区别的。但从功能对比中还是可以发现，虽然都增加了对于compress和dynamic页的支持，但是InnoDB Plugin是不支持Linux Native AIO功能的。
此外，由于不支持多回滚段，InnoDB Plugin支持的最大支持并发事务数量也被限制在1023。而且随着MySQL 5.5版本的发布，InnoDB Plugin也变成了一个历史产品。

03 InnoDB体系架构
图2-1简单显示了InnoDB的存储引擎的体系架构，从图可见，InnoDB存储引擎有多个内存块，可以认为这些内存块组成了一个大的内存池，负责如下工作：

维护所有进程/线程需要访问的多个内部数据结构。
缓存磁盘上的数据，方便快速地读取，同时在对磁盘文件的数据修改之前在这里缓存。
重做日志（redo log）缓冲。

……

▲图2-1 InnoDB存储引擎体系架构

后台线程的主要作用是负责刷新内存池中的数据，保证缓冲池中的内存缓存的是最近的数据。此外将已修改的数据文件刷新到磁盘文件，同时保证在数据库发生异常的情况下InnoDB能恢复到正常运行状态。
InnoDB存储引擎是多线程的模型，因此其后台有多个不同的后台线程，负责处理不同的任务。
InnoDB存储引擎是基于磁盘存储的，并将其中的记录按照页的方式进行管理。因此可将其视为基于磁盘的数据库系统（Disk-base Database）。在数据库系统中，由于CPU速度与磁盘速度之间的鸿沟，基于磁盘的数据库系统通常使用缓冲池技术来提高数据库的整体性能。
缓冲池简单来说就是一块内存区域，通过内存的速度来弥补磁盘速度较慢对数据库性能的影响。
在数据库中进行读取页的操作，首先将从磁盘读到的页存放在缓冲池中，这个过程称为将页“FIX”在缓冲池中。下一次再读相同的页时，首先判断该页是否在缓冲池中。若在缓冲池中，称该页在缓冲池中被命中，直接读取该页。否则，读取磁盘上的页。

▲图2-2 InnoDB内存数据对象

通常来说，数据库中的缓冲池是通过LRU（Latest Recent Used，最近最少使用）算法来进行管理的。即最频繁使用的页在LRU列表的前端，而最少使用的页在LRU列表的尾端。当缓冲池不能存放新读取到的页时，将首先释放LRU列表中尾端的页。

04 InnoDB关键特性
InnoDB存储引擎的关键特性包括：

插入缓冲（Insert Buffer）
两次写（Double Write）
自适应哈希索引（Adaptive Hash Index）
异步IO（Async IO）
刷新邻接页（Flush Neighbor Page）

上述这些特性为InnoDB存储引擎带来更好的性能以及更高的可靠性。

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