change buffer，你了解么？

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change buffer，你了解么？

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最近在极客时间看丁奇大佬的《MySQL45讲》，真心觉得讲的不错，把其中获得的一些MySQL方向的经验整理整理分享给大家，有兴趣同学可以购买相关课程进行学习。

今天分享的内容是普通索引和唯一索引的区别，期间会印出来change buffer的内容。

01

普通索引和唯一索引

普通索引和唯一索引的概念相比大家都不陌生，这里我们先来说说这两种索引在查询和更新上的差别，先说查询。

1、查询上的差别：

假设我们在字段k上建立索引，对于select * from table where k=1;这个SQL语句，普通索引和唯一索引的执行过程如下：

对于普通索引，当我们找到k=1的记录之后，首先需要通过索引上的id字段"回表"查询聚集索引上其他字段的内容，然后要接着向后寻找其他k=1的值，重复这个过程。因为普通索引可能有重复的现象发生。

对于唯一索引，查找到第一个满足条件的记录后，查找的过程就会停止。

严格来说，唯一索引的搜索过程比较快，因为"回表"的数据记录少，但是在实际操作中，这两种索引的带来的消耗几乎相等，差别微乎其微。

2、更新上的差别：

普通索引的更新，会使用到change buffer；

唯一索引的更新，不会使用到change buffer;

那么什么是change buffer？

02

change buffer介绍

这里我们需要引入change buffer的概念。

change buffer是内存中的一块区域，它保存在Innodb的buffer pool中，它在磁盘上也有对应的持久化空间，在系统表空间ibdata中。MySQL中的change buffer信息如下，默认值是25，代表它的大小最大只能占用到innodb buffer pool的25%大小，如下：

mysql> show variables like "%change%";
+-------------------------------+-------+
| Variable_name                 | Value |
+-------------------------------+-------+
| innodb_change_buffer_max_size | 25    |
| innodb_change_buffering       | all   |
| session_track_state_change    | OFF   |
+-------------------------------+-------+
3 rows in set, 1 warning (0.01 sec)

当我们需要更新一条数据记录的时候，如果这个记录所在的数据页A在内存中，那么直接更新内存中的数据页A即可，如果数据页B不在内存中，这个时候，Innodb会将这些更新操作缓存在change buffer中，当下次需要访问磁盘上的数据页B时，将数据页B从磁盘上加载到内存里面，然后应用change buffer中与这个数据页有关的操作。通过这种方式，有两个好处：

第一、将原本2次的磁盘访问，整合成1次磁盘访问，并且能够保证数据的一致性。

第二、数据页B读入内存是需要占用内存空间的，这种方式能够避免内存的使用，提高内存的利用率

应用change buffer中与该数据页相关的操作的这个过程，我们称之为数据页的merge操作，merge操作在以下的场景下会触发：

1、访问数据页的时候

2、后台线程每秒都会merge

3、数据库正常关闭的情况下

为什么唯一索引不能使用change buffer？

上面说普通索引和唯一索引在更新上的区别的时候，我们说了，普通索引可以使用change buffer，而唯一索引不能使用change buffer，原因是唯一索引在做insert或者update的时候，需要判断索引记录的唯一性，而判断唯一性必须要在内存中判断，所以数据页会被加载到内存中，如果数据页已经加载到了内存中，那么当然是直接更新内存更快了。

03

唯一索引和普通索引在更新时候的差异

上面我们说过，更新的时候，唯一索引不能使用change buffer而普通索引能够使用change buffer.

这里我们详细看看在更新记录的时候，这俩分别干了什么事情。以update table where k=4举例子：

1、当要更新的记录在内存中的时候。

普通索引k会找到索引记录等于3和5的位置，然后在中间插入k=4的记录；

唯一索引k会找到索引记录等于3和5的位置，然后判断没有冲突，插入k=4的记录；

可以看出，当记录在内存中的时候，这俩差别不大，仅仅是唯一索引多了一步判断唯一性的操作。这个判断，仅仅会消耗很小一部分cpu的资源。

2、当要更新的记录不在内存中的时候。

唯一索引需要将数据页加载到内存中，判断这个值没有冲突，然后插入这个新值；

普通索引则是将更新记录在change buffer，语句执行就结束了。

可以看到，普通索引利用了change buffer，减少了磁盘上的随机访问，对性能的提升比较明显。

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change buffer使用场景

在一些写多读少的业务中，change buffer能够发挥很好的作用。它可以将多次对磁盘的操作，合并成一次merge操作，从而提高MySQL的性能，一次性merge的操作越多，收益就越大。

但是需要注意，如果你的数据写入之后。立马会读取(也就意味着需要从磁盘读取到内存)，那么建议不要使用change buffer，因为在这种情况下，使用change buffer不会减低IO次数，反而多了change buffer的维护开销。

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change buffer和redo log的交互

下面的示意图表示了change buffer和redo log的合作过程。

当我们要更新一条普通索引记录的时候：

1、如果这条记录在内存中，那么直接更新内存；

2、如果该记录没有在内存中，那么就需要更新change buffer

3、更新完change buffer之后，MySQL会在redo log中记录下change buffer的修改，

4、事务就算完成了，后续binlog落盘，redo log commit

5、当需要读取不在内存中的记录时，会将该数据页从磁盘加载到内存，然后应用change buffer中的修改，也就是merge操作