簡(jiǎn)單的LRU鏈表在Buffer Pool實(shí)際運(yùn)行中，可能導(dǎo)致哪些問(wèn)題？

1、簡(jiǎn)單回顧一下

之前我們講解了Buffer Pool在使用過(guò)程中如果緩存頁(yè)都使用了，沒(méi)有空閑的緩存頁(yè)時(shí)，可以去LRU鏈表中的尾部找一個(gè)最近最少使用的緩存頁(yè)，把他的數(shù)據(jù)刷入磁盤，騰出來(lái)一個(gè)空閑緩存頁(yè)，然后加載需要的新的磁盤數(shù)據(jù)頁(yè)到空閑緩存頁(yè)里去。

而LRU鏈表的機(jī)制也很簡(jiǎn)單，只要是剛從磁盤上加載數(shù)據(jù)到緩存頁(yè)里去，這個(gè)緩存頁(yè)就放入LRU鏈表的頭部，后續(xù)如果對(duì)任何一個(gè)緩存頁(yè)訪問(wèn)了，也把緩存頁(yè)從LRU鏈表中移動(dòng)到頭部去。

這樣在LRU鏈表的尾部，一定是最近最少被訪問(wèn)的那個(gè)緩存頁(yè)。

2、預(yù)讀帶來(lái)的一個(gè)巨大問(wèn)題

但是這樣的一個(gè)LRU機(jī)制在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，是會(huì)存在巨大的隱患的。

首先會(huì)帶來(lái)隱患的就是MySQL的預(yù)讀機(jī)制，這個(gè)所謂預(yù)讀機(jī)制，說(shuō)的就是當(dāng)你從磁盤上加載一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)的時(shí)候，他可能會(huì)連帶著把這個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)相鄰的其他數(shù)據(jù)頁(yè)，也加載到緩存里去！

舉個(gè)例子，假設(shè)現(xiàn)在有兩個(gè)空閑緩存頁(yè)，然后在加載一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)的時(shí)候，連帶著把他的一個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)頁(yè)也加載到緩存里去了，正好每個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)放入一個(gè)空閑緩存頁(yè)！

但是接下來(lái)呢，實(shí)際上只有一個(gè)緩存頁(yè)是被訪問(wèn)了，另外一個(gè)通過(guò)預(yù)讀機(jī)制加載的緩存頁(yè)，其實(shí)并沒(méi)有人訪問(wèn)，此時(shí)這兩個(gè)緩存頁(yè)可都在LRU鏈表的前面，如下圖。

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我們可以看到，這個(gè)圖里很清晰的表明了，前兩個(gè)緩存頁(yè)都是剛加載進(jìn)來(lái)的，但是此時(shí)第二個(gè)緩存頁(yè)是通過(guò)預(yù)讀機(jī)制捎帶著加載進(jìn)來(lái)的，他也放到了鏈表的前面，但是他實(shí)際沒(méi)人訪問(wèn)他。

除了第二個(gè)緩存頁(yè)之外，第一個(gè)緩存頁(yè)，以及尾巴上兩個(gè)緩存頁(yè)，都是一直有人訪問(wèn)的那種緩存頁(yè)，只不過(guò)上圖代表的是剛剛把頭部?jī)蓚€(gè)緩存頁(yè)加載進(jìn)來(lái)的時(shí)候的一個(gè)LRU鏈表當(dāng)時(shí)的情況。

這個(gè)時(shí)候，假如沒(méi)有空閑緩存頁(yè)了，那么此時(shí)要加載新的數(shù)據(jù)頁(yè)了，是不是就要從LRU鏈表的尾部把所謂的“最近最少使用的一個(gè)緩存頁(yè)”給拿出來(lái)，刷入磁盤，然后騰出來(lái)一個(gè)空閑緩存頁(yè)了？

這個(gè)時(shí)候，如果你把上圖中LRU尾部的那個(gè)緩存頁(yè)刷入磁盤然后清空，你覺(jué)得合理嗎？他可是之前一直頻繁被人訪問(wèn)的啊！只不過(guò)在這一個(gè)瞬間，被新加載進(jìn)來(lái)的兩個(gè)緩存頁(yè)給占據(jù)了LRU鏈表前面的位置，尤其是第二個(gè)緩存頁(yè)，居然還是通過(guò)預(yù)讀機(jī)制加載進(jìn)來(lái)的，根本就不會(huì)有人訪問(wèn)！

那么這個(gè)時(shí)候，你要是把LRU鏈表尾部的緩存頁(yè)給刷入磁盤，這是絕對(duì)不合理的，最合理的反而是把上圖中LRU鏈表的第二個(gè)通過(guò)預(yù)讀機(jī)制加載進(jìn)來(lái)的緩存頁(yè)給刷入磁盤和清空，畢竟他幾乎是沒(méi)什么人會(huì)訪問(wèn)的！

3、哪些情況下會(huì)觸發(fā)MySQL的預(yù)讀機(jī)制？

現(xiàn)在我們已經(jīng)理解了預(yù)讀機(jī)制一下子把相鄰的數(shù)據(jù)頁(yè)加載進(jìn)緩存，放入LRU鏈表前面的隱患了，預(yù)讀機(jī)制加載進(jìn)來(lái)的緩存頁(yè)可能根本不會(huì)有人訪問(wèn)，結(jié)果他卻放在了LRU鏈表的前面，此時(shí)可能會(huì)把LRU尾部的那些被頻繁訪問(wèn)的緩存頁(yè)刷入磁盤中！

所以我們來(lái)看看，到底哪些情況下會(huì)觸發(fā)MySQL的預(yù)讀機(jī)制呢？

（1）有一個(gè)參數(shù)是innodb_read_ahead_threshold，他的默認(rèn)值是56，意思就是如果順序的訪問(wèn)了一個(gè)區(qū)里的多個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)，訪問(wèn)的數(shù)據(jù)頁(yè)的數(shù)量超過(guò)了這個(gè)閾值，此時(shí)就會(huì)觸發(fā)預(yù)讀機(jī)制，把下一個(gè)相鄰區(qū)中的所有數(shù)據(jù)頁(yè)都加載到緩存里去

（2）如果Buffer Pool里緩存了一個(gè)區(qū)里的13個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)頁(yè)，而且這些數(shù)據(jù)頁(yè)都是比較頻繁會(huì)被訪問(wèn)的，此時(shí)就會(huì)直接觸發(fā)預(yù)讀機(jī)制，把這個(gè)區(qū)里的其他的數(shù)據(jù)頁(yè)都加載到緩存里去

這個(gè)機(jī)制是通過(guò)參數(shù)innodb_random_read_ahead來(lái)控制的，他默認(rèn)是OFF，也就是這個(gè)規(guī)則是關(guān)閉的

所以默認(rèn)情況下，主要是第一個(gè)規(guī)則可能會(huì)觸發(fā)預(yù)讀機(jī)制，一下子把很多相鄰區(qū)里的數(shù)據(jù)頁(yè)加載到緩存里去，這些緩存頁(yè)如果一下子都放在LRU鏈表的前面，而且他們其實(shí)并沒(méi)什么人會(huì)訪問(wèn)的話，那就會(huì)如上圖，導(dǎo)致本來(lái)就在緩存里的一些頻繁被訪問(wèn)的緩存頁(yè)在LRU鏈表的尾部。

這樣的話，一旦要把一些緩存頁(yè)淘汰掉，刷入磁盤，騰出來(lái)空閑緩存頁(yè)，就會(huì)如上所述，把LRU鏈表尾部一些頻繁被訪問(wèn)的緩存頁(yè)給刷入磁盤和清空掉了！這是完全不合理的，并不應(yīng)該這樣！

4、另外一種可能導(dǎo)致頻繁被訪問(wèn)的緩存頁(yè)被淘汰的場(chǎng)景

接著我們講另外一種可能導(dǎo)致頻繁被訪問(wèn)的緩存頁(yè)被淘汰的場(chǎng)景，那就是全表掃描

這個(gè)所謂的全表掃描，意思就是類似如下的SQL語(yǔ)句：SELECT * FROM USERS

此時(shí)他沒(méi)加任何一個(gè)where條件，會(huì)導(dǎo)致他直接一下子把這個(gè)表里所有的數(shù)據(jù)頁(yè)，都從磁盤加載到Buffer Pool里去。

這個(gè)時(shí)候他可能會(huì)一下子就把這個(gè)表的所有數(shù)據(jù)頁(yè)都一一裝入各個(gè)緩存頁(yè)里去！此時(shí)可能LRU鏈表中排在前面的一大串緩存頁(yè)，都是全表掃描加載進(jìn)來(lái)的緩存頁(yè)！那么如果這次全表掃描過(guò)后，后續(xù)幾乎沒(méi)用到這個(gè)表里的數(shù)據(jù)呢？

此時(shí)LRU鏈表的尾部，可能全部都是之前一直被頻繁訪問(wèn)的那些緩存頁(yè)！

然后當(dāng)你要淘汰掉一些緩存頁(yè)騰出空間的時(shí)候，就會(huì)把LRU鏈表尾部一直被頻繁訪問(wèn)的緩存頁(yè)給淘汰掉了，而留下了之前全表掃描加載進(jìn)來(lái)的大量的不經(jīng)常訪問(wèn)的緩存頁(yè)！

5、總結(jié)

所以我們來(lái)對(duì)今天講到的內(nèi)容做一點(diǎn)小小的總結(jié)，如果你使用簡(jiǎn)單的LRU鏈表的機(jī)制，其實(shí)是漏洞百出的，因?yàn)楹芸赡茴A(yù)讀機(jī)制，或者全表掃描的機(jī)制，都會(huì)一下子把大量未來(lái)可能不怎么訪問(wèn)的數(shù)據(jù)頁(yè)加載到緩存頁(yè)里去，然后LRU鏈表的前面全部是這些未來(lái)可能不怎么會(huì)被訪問(wèn)的緩存頁(yè)！

而真正之前一直頻繁被訪問(wèn)的緩存頁(yè)可能此時(shí)都在LRU鏈表的尾部了！

如果此時(shí)此刻，需要把一些緩存頁(yè)刷入磁盤，騰出空間來(lái)加載新的數(shù)據(jù)頁(yè)，那么此時(shí)就只能把LRU鏈表尾部那些一直頻繁被訪問(wèn)的緩存頁(yè)給刷入磁盤了！

最后我們?cè)倏匆幌孪旅娴膱D示，想必大家是很好理解的。

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6、今日思考題

今天希望大家思考一下：

• 為什么MySQL要設(shè)計(jì)預(yù)讀這個(gè)機(jī)制？

• 他加載一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)到緩存里去的時(shí)候，為什么要把一些相鄰的數(shù)據(jù)頁(yè)也加載到緩存里去呢？這么做的意義在哪里？

• 是為了應(yīng)對(duì)什么樣的一個(gè)場(chǎng)景？

希望大家積極思考，在評(píng)論區(qū)給出自己的答案！

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