【MySQL 数据宝典】【线程模型】-IO Thread、Puge Thread介绍

一、线程模型

多线程模型

InnoDB存储引擎采用多线程模型，其后台运行多个不同的后台线程，每个线程负责处理特定的任务。

后台线程功能

刷新内存池数据： 后台线程负责定期刷新内存池中的数据，以确保缓冲池中的内存缓存保持最新的数据。
数据文件刷新： 将已修改的数据文件刷新到磁盘文件，确保数据持久化，防止数据丢失。
异常恢复： 在数据库发生异常的情况下，后台线程负责恢复数据库到正常运行状态，保障数据库的稳定性和可靠性。

后台线程种类

刷新线程（flush thread）： 负责将缓冲池中的脏页刷新到磁盘上的数据文件。
检查点线程（checkpoint thread）： 定期触发检查点操作，将缓冲池中的数据页刷新到数据文件，并记录最后一个检查点的LSN（日志序列号）。
日志写入线程（log write thread）： 将日志缓冲池中的日志写入磁盘上的日志文件，保证事务的持久性。
后台IO线程（background IO thread）： 负责处理后台IO操作，如读取和写入数据文件等。

1.1 IO Thread

在InnoDB中，大量采用了异步IO（AIO）技术来进行读写处理，这一特性可以显著提高数据库的性能。通过异步IO，InnoDB能够在进行IO操作时不阻塞其他线程的执行，从而更高效地处理读写请求。
IO线程配置

在InnoDB 1.0版本之前，共有4个IO Thread，分别是：

write thread：负责写操作，将缓存脏页刷新到磁盘。
read thread：负责读取操作，将数据从磁盘加载到缓存页。
insert buffer thread：负责将写缓冲内容刷新到磁盘。
log thread：负责将日志缓冲区内容刷新到磁盘。

而在后续版本中，read thread和write thread分别增大到了4个，总共有10个IO线程。

要查看InnoDB的IO线程状态，可以使用MySQL的命令show engine innodb status;，该命令将显示当前InnoDB引擎的详细状态信息，包括IO线程的数量和状态等。

FILE I/O
--------
I/O thread 0 state: waiting for i/o request (insert buffer thread)
I/O thread 1 state: waiting for i/o request (log thread)
I/O thread 2 state: waiting for i/o request (read thread)
I/O thread 3 state: waiting for i/o request (read thread)
I/O thread 4 state: waiting for i/o request (read thread)
I/O thread 5 state: waiting for i/o request (read thread)
I/O thread 6 state: waiting for i/o request (write thread)
I/O thread 7 state: waiting for i/o request (write thread)
I/O thread 8 state: waiting for i/o request (write thread)
I/O thread 9 state: waiting for i/o request (write thread)
Pending normal aio reads: [0, 0, 0, 0] , aio writes: [0, 0, 0, 0] ,
 ibuf aio reads:, log i/o's:, sync i/o's:
Pending flushes (fsync) log: 0; buffer pool: 0
681521 OS file reads, 1808551 OS file writes, 1586763 OS fsyncs
0.00 reads/s, 0 avg bytes/read, 0.12 writes/s, 0.12 fsyncs/s

1.2 purge Thread

Thread事务提交之后，其使用的undo日志将不再需要，因此需要Purge Thread回收已经分配的undo页。

mysql> show variables like '%innodb_purge_threads%';

+----------------------+-------+
| Variable_name        | Value |
+----------------------+-------+
| innodb_purge_threads | 4     |
+----------------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)

InnoDB1.2+开始，支持多个Purge Thread 这样做的目的为了加快回收undo页（释放内存）

1.3 Page Clean Thread

作用是将脏数据刷新到磁盘，脏数据刷盘后相应的redo log也就可以覆盖，即可以同步数据，又能达到redo log循环使用的目的。会调用write thread线程处理。

mysql> show variables like '%innodb_page_cleaners%';
+----------------------+-------+
| Variable_name        | Value |
+----------------------+-------+
| innodb_page_cleaners | 1     |
+----------------------+-------+

1.4 Master Thread

主要功能

InnoDB的Master Thread是主线程，担负着调度其他各个线程的重要任务，其优先级最高。主要功能包括：

异步刷新缓冲池中的数据到磁盘，以保证数据的一致性。
调度各个线程执行特定的任务，包括脏页的刷新、undo页的回收、redo日志的刷新、合并写缓冲等。

操作频率及具体操作

每1秒的操作：

刷新脏页数据到磁盘：
- 根据脏页比例达到75%才执行刷新操作。
- 刷新脏页的数量受到innodb_io_capacity参数的控制，该参数默认值为200。

示例输出：

mysql> show variables like 'innodb_io_capacity';
+--------------------+-------+
| Variable_name      | Value |
+--------------------+-------+
| innodb_io_capacity | 200   |
+--------------------+-------+