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原创

MySQL自适应哈希索引

2024-11-07 09:25:20
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4.1 自适应哈希索引概念

MySQL 中的自适应哈希索引 (Adaptive Hash Index, AHI) 是 InnoDB 存储引擎的一项性能优化功能。它旨在通过动态创建和维护哈希索引来加速某些类型的查询操作,特别是那些涉及高频率读取访问的查询。

自适应哈希索引的工作原理

  1. 动态创建:当 InnoDB 发现某些页在缓冲池中频繁被访问时,它会动态地创建一个哈希索引。这个哈希索引可以加速对这些页的查找。

  2. 页面级别:AHI 在页面级别工作,而不是在表级别工作。这意味着它为缓冲池中的某些页面创建哈希索引,而不是为整个表创建。

  3. 内存驻留:哈希索引驻留在内存中,利用缓冲池加速查询。因此,创建和维护哈希索引会消耗一些内存资源。

  4. 自动管理:InnoDB 自动管理自适应哈希索引的创建和删除,不需要手动干预。它会根据访问模式和缓冲池的使用情况动态调整。

对用户透明的,MySQL内部自动维护和管理。(LRU,最近最少使用)

 

配置和监控自适应哈希索引

  1. 启用或禁用:默认情况下自适应哈希索引是启用的。可以通过配置参数 innodb_adaptive_hash_index 来启用或禁用它。

  2. 监控使用情况:可以通过查看 InnoDB 的状态变量来监控自适应哈希索引的使用情况。例如:

     

4.2 页面 (Page) 和 AHI 条目

  1. 页面

    • InnoDB 将数据存储在称为页面的基本单元中。每个页面通常是 16KB 的大小,包含表中的多行数据。

    • 页面在缓冲池中被管理和缓存,以减少磁盘 I/O 操作。

  2. AHI 条目

    • AHI 条目是指在自适应哈希索引中为某个页面建立的哈希索引条目。

    • 这些条目可以加速对频繁访问的页面的查找操作,从而提升查询性能。(哈希值-页面偏移,O(1) 而不是O (n))

AHI 条目的工作原理

  • 动态创建:当 InnoDB 发现某个页面在缓冲池中被频繁访问时,它会动态地为该页面创建一个 AHI 条目。

  • 哈希表:这些 AHI 条目存储在内存中的哈希表中,通过哈希函数可以快速定位页面。

  • 提高性能:通过将频繁访问的页面映射到哈希表,InnoDB 可以大幅减少查找时间,从而加快查询响应速度。(LRU)

管理和监控 AHI

配置 AHI

可以通过设置 innodb_adaptive_hash_index 变量来启用或禁用 AHI:

查看 AHI 状态

InnoDB 的自适应哈希索引通过为频繁访问的页面创建哈希索引条目,显著提升了查询性能。理解页面和 AHI 条目如何协同工作,可以帮助优化数据库的性能和响应时间。通过适当的配置和监控,可以确保自适应哈希索引在系统中发挥最佳作用。

这些条件和阈值通常对用户是透明的,因为自适应哈希索引的构建和维护是由 InnoDB 自动完成的。用户可以通过 SHOW ENGINE INNODB STATUS 命令来查看自适应哈希索引的使用情况,但通常不需要直接干预其构建和维护过程。

4.3 AHI 插槽

在 InnoDB 自适应哈希索引 (Adaptive Hash Index, AHI) 的上下文中,"AHI 槽" 是指用于存储哈希条目的特定哈希表插槽。自适应哈希索引通过哈希函数将表或索引页映射到哈希表中的一个特定插槽(或桶),每个插槽可以包含一个或多个哈希条目。

AHI 槽的作用

  1. 哈希函数:当访问某个表或索引页时,InnoDB 会使用哈希函数计算出该页在哈希表中的插槽位置。

  2. 插槽 (Slot)哈希表由多个插槽组成,每个插槽可以存储一个或多个哈希条目。一个插槽可以视为一个桶,存储多个键值对。

  3. 锁定机制:为了保证并发访问的安全性,InnoDB 使用锁定机制来保护这些插槽。在进行插入、删除或查找操作时,需要对插槽进行相应的锁定。

排他闩锁 (X Latch)

排他闩锁 (X Latch) 是一种锁定机制,确保在一个线程修改插槽中的内容时,其他线程不能同时读取或修改该插槽(注意不是所有的哈希条目)。排他闩锁的特性包括:

  1. 独占访问:持有排他闩锁的线程可以独占访问该槽,防止其他线程进行并发访问。

  2. 保护数据一致性:通过排他闩锁,可以确保在槽中的数据修改操作是原子的,不会出现竞态条件。

保护机制

在 InnoDB 中,当需要修改 AHI 中的条目(例如删除或禁用 AHI)时,会使用排他闩锁 (X Latch) 保护插槽,以确保没有其他线程可以同时访问或修改该插槽中的数据。这种机制有助于维护数据的一致性和完整性。

代码实现中的 AHI 槽

假设我们有一个哈希表 btr_search_latches,每个插槽在 btr_ahi_parts 范围内:

btr_search_latches 是一个数组,每个元素代表一个插槽。当以共享模式锁定所有搜索闩锁时,多个线程可以同时读取这些插槽。

当需要修改 AHI 条目时,例如删除某个条目,可以使用排他闩锁来保护插槽:

在删除 AHI 条目时,先锁定插槽,再进行删除操作:

总结

  • AHI 槽:是自适应哈希索引中用于存储哈希条目的特定插槽。

  • 排他闩锁 (X Latch):用于保护插槽,确保在一个线程修改插槽内容时,其他线程不能同时访问或修改该插槽。

  • 保护机制:通过排他闩锁,InnoDB 确保在删除或禁用 AHI 时的操作是安全的,不会出现并发问题。

通过这种方式,InnoDB 可以在保证数据一致性和完整性的同时,提升查询性能。

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4.1 自适应哈希索引概念

MySQL 中的自适应哈希索引 (Adaptive Hash Index, AHI) 是 InnoDB 存储引擎的一项性能优化功能。它旨在通过动态创建和维护哈希索引来加速某些类型的查询操作,特别是那些涉及高频率读取访问的查询。

自适应哈希索引的工作原理

  1. 动态创建:当 InnoDB 发现某些页在缓冲池中频繁被访问时,它会动态地创建一个哈希索引。这个哈希索引可以加速对这些页的查找。

  2. 页面级别:AHI 在页面级别工作,而不是在表级别工作。这意味着它为缓冲池中的某些页面创建哈希索引,而不是为整个表创建。

  3. 内存驻留:哈希索引驻留在内存中,利用缓冲池加速查询。因此,创建和维护哈希索引会消耗一些内存资源。

  4. 自动管理:InnoDB 自动管理自适应哈希索引的创建和删除,不需要手动干预。它会根据访问模式和缓冲池的使用情况动态调整。

对用户透明的,MySQL内部自动维护和管理。(LRU,最近最少使用)

 

配置和监控自适应哈希索引

  1. 启用或禁用:默认情况下自适应哈希索引是启用的。可以通过配置参数 innodb_adaptive_hash_index 来启用或禁用它。

  2. 监控使用情况:可以通过查看 InnoDB 的状态变量来监控自适应哈希索引的使用情况。例如:

     

4.2 页面 (Page) 和 AHI 条目

  1. 页面

    • InnoDB 将数据存储在称为页面的基本单元中。每个页面通常是 16KB 的大小,包含表中的多行数据。

    • 页面在缓冲池中被管理和缓存,以减少磁盘 I/O 操作。

  2. AHI 条目

    • AHI 条目是指在自适应哈希索引中为某个页面建立的哈希索引条目。

    • 这些条目可以加速对频繁访问的页面的查找操作,从而提升查询性能。(哈希值-页面偏移,O(1) 而不是O (n))

AHI 条目的工作原理

  • 动态创建:当 InnoDB 发现某个页面在缓冲池中被频繁访问时,它会动态地为该页面创建一个 AHI 条目。

  • 哈希表:这些 AHI 条目存储在内存中的哈希表中,通过哈希函数可以快速定位页面。

  • 提高性能:通过将频繁访问的页面映射到哈希表,InnoDB 可以大幅减少查找时间,从而加快查询响应速度。(LRU)

管理和监控 AHI

配置 AHI

可以通过设置 innodb_adaptive_hash_index 变量来启用或禁用 AHI:

查看 AHI 状态

InnoDB 的自适应哈希索引通过为频繁访问的页面创建哈希索引条目,显著提升了查询性能。理解页面和 AHI 条目如何协同工作,可以帮助优化数据库的性能和响应时间。通过适当的配置和监控,可以确保自适应哈希索引在系统中发挥最佳作用。

这些条件和阈值通常对用户是透明的,因为自适应哈希索引的构建和维护是由 InnoDB 自动完成的。用户可以通过 SHOW ENGINE INNODB STATUS 命令来查看自适应哈希索引的使用情况,但通常不需要直接干预其构建和维护过程。

4.3 AHI 插槽

在 InnoDB 自适应哈希索引 (Adaptive Hash Index, AHI) 的上下文中,"AHI 槽" 是指用于存储哈希条目的特定哈希表插槽。自适应哈希索引通过哈希函数将表或索引页映射到哈希表中的一个特定插槽(或桶),每个插槽可以包含一个或多个哈希条目。

AHI 槽的作用

  1. 哈希函数:当访问某个表或索引页时,InnoDB 会使用哈希函数计算出该页在哈希表中的插槽位置。

  2. 插槽 (Slot)哈希表由多个插槽组成,每个插槽可以存储一个或多个哈希条目。一个插槽可以视为一个桶,存储多个键值对。

  3. 锁定机制:为了保证并发访问的安全性,InnoDB 使用锁定机制来保护这些插槽。在进行插入、删除或查找操作时,需要对插槽进行相应的锁定。

排他闩锁 (X Latch)

排他闩锁 (X Latch) 是一种锁定机制,确保在一个线程修改插槽中的内容时,其他线程不能同时读取或修改该插槽(注意不是所有的哈希条目)。排他闩锁的特性包括:

  1. 独占访问:持有排他闩锁的线程可以独占访问该槽,防止其他线程进行并发访问。

  2. 保护数据一致性:通过排他闩锁,可以确保在槽中的数据修改操作是原子的,不会出现竞态条件。

保护机制

在 InnoDB 中,当需要修改 AHI 中的条目(例如删除或禁用 AHI)时,会使用排他闩锁 (X Latch) 保护插槽,以确保没有其他线程可以同时访问或修改该插槽中的数据。这种机制有助于维护数据的一致性和完整性。

代码实现中的 AHI 槽

假设我们有一个哈希表 btr_search_latches,每个插槽在 btr_ahi_parts 范围内:

btr_search_latches 是一个数组,每个元素代表一个插槽。当以共享模式锁定所有搜索闩锁时,多个线程可以同时读取这些插槽。

当需要修改 AHI 条目时,例如删除某个条目,可以使用排他闩锁来保护插槽:

在删除 AHI 条目时,先锁定插槽,再进行删除操作:

总结

  • AHI 槽:是自适应哈希索引中用于存储哈希条目的特定插槽。

  • 排他闩锁 (X Latch):用于保护插槽,确保在一个线程修改插槽内容时,其他线程不能同时访问或修改该插槽。

  • 保护机制:通过排他闩锁,InnoDB 确保在删除或禁用 AHI 时的操作是安全的,不会出现并发问题。

通过这种方式,InnoDB 可以在保证数据一致性和完整性的同时,提升查询性能。

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