Mysql缓冲池和LRU

缓冲池的作用：缓存表数据与索引数据，把磁盘上的数据加载到缓冲池，避免每次访问都进行磁盘IO，起到加速访问的作用。

速度快，那为啥不把所有数据都放到缓冲池里？
凡事都具备两面性，抛开数据易失性不说，访问快速的反面是存储容量小：
因此，只能把“最热”的数据放到“最近”的地方，以“最大限度”的降低磁盘访问。

预读

磁盘读写，并不是按需读取，而是按页读取，一次至少读一页数据（一般是4K），如果未来要读取的数据就在页中，就能够省去后续的磁盘IO，提高效率。

预读的作用

数据访问，通常都遵循“集中读写”的原则，使用一些数据，大概率会使用附近的数据，这就是所谓的“局部性原理”，它表明提前加载是有效的，确实能够减少磁盘IO。

LRU(Least recently used)算法

InnoDB是用LRU算法来管理这些缓冲页呢
LRU可以用Hash + 双向链表来实现：Hash存数据，链表来维持使用的情况（LeetCode有这个题目：https://leetcode.cn/problems/lru-cache/description/）。

这里又分两种情况：

• 页已经在缓冲池里，那就只做“移至”LRU头部的动作，而没有页被淘汰；
• 页不在缓冲池里，除了做“放入”LRU头部的动作，还要做“淘汰”LRU尾部页的动作；

LRU存在的问题

（1）预读失效：提前把页放入了缓冲池，但最终MySQL并没有从页中读取数据，称为预读失效
（2）缓冲池污染：当某一个SQL语句，要批量扫描大量数据时，可能导致把缓冲池的所有页都替换出去，导致大量热数据被换出，MySQL性能急剧下降

LRU优化

为了解决缓冲池污染问题，对LRU进行了优化，引入新生代和老生代。数据首次被放入缓冲池时，只放入老生代。

相关配置：
innodb_old_blocks_pct：老生代占整个LRU链长度的比例，默认是37，即整个LRU中新生代与老生代长度比例是63:37。
如果把这个参数设为100，就退化为普通LRU了。

innodb_old_blocks_time：老生代停留时间窗口，单位是毫秒，默认是1000，即同时满足“被访问”与“在老生代停留时间超过1秒”两个条件，才会被插入到新生代头部。

总结
（1）缓冲池(buffer pool)是一种常见的降低磁盘访问的机制；
（2）缓冲池通常以页(page)为单位缓存数据；
（3）缓冲池的常见管理算法是LRU，memcache，OS，InnoDB都使用了这种算法；
（4）InnoDB对普通LRU进行了优化：
将缓冲池分为老生代和新生代，入缓冲池的页，优先进入老生代，页被访问，才进入新生代，以解决预读失效的问题
页被访问，且在老生代停留时间超过配置阈值的，才进入新生代，以解决批量数据访问，大量热数据淘汰的问题