持续创作，加速成长！这是我参与「掘金日新计划 · 10 月更文挑战」的第4天，点击查看活动详情

面试官：那么buffer pool中的缓存页用完了怎么办？

缓存页不够了怎么办

如果所有的缓存页都被塞了数据了，此时无法从磁盘上加载新的数据页到缓存页里去了，那么此时只有一个办法，就是淘汰掉一些缓存页。必须把一个缓存页里被修改过的数据，给他刷到磁盘上的数据页里去，然后这个缓存页就可以清空了，让他重新变成一个空闲的缓存页。

LRU链表

假设现在有两个缓存页，一个缓存页的数据，经常会被修改和查询，比如在100次请求中，有30次都是在查询和修改这个缓存页里的数据。那么此时我们可以说这种情况下，缓存命中率很高。另外一个缓存页里的数据，就是刚从磁盘加载到缓存页之后，被修改和查询过1次，之后100次请求中没有一次是修改和查询这个缓存页的数据的，那么此时我们就说缓存命中率有点低，因为大部分请求可能还需要走磁盘查询数据，他们要操作的数据不在缓存中。

此时就要引入一个新的LRU链表了，这个所谓的LRU就是Least Recently Used，最近最少使用的意思。通过这个LRU链表，我们可以知道哪些缓存页是最近最少被使用的，那么当你缓存页需要腾出来一个刷入磁盘的时候，就可以选择那个LRU链表中最近最少被使用的缓存页了。

假设我们从磁盘加载一个数据页到缓存页的时候，就把这个缓存页的描述数据块放到LRU链表头部去，那么只要有数据的缓存页，他都会在LRU里了，而且最近被加载数据的缓存页，都会放到LRU链表的头部去。然后假设某个缓存页的描述数据块本来在LRU链表的尾部，后续你只要查询或者修改了这个缓存页的数据，也要把这个缓存页挪动到LRU链表的头部去，也就是说最近被访问过的缓存页，一定在LRU链表的头部。

此时你就直接在LRU链表的尾部找到一个缓存页，他一定是最近最少被访问的那个缓存页！然后你就把LRU链表尾部的那个缓存页刷入磁盘中，然后把你需要的磁盘数据页加载到腾出来的空闲缓存页中就可以了！

LRU链表可能导致哪些问题

首先会带来隐患的就是MySQL的预读机制，这个所谓预读机制，说的就是当你从磁盘上加载一个数据页的时候，他可能会连带着把这个数据页相邻的其他数据页，也加载到缓存里去！预读机制加载进来的缓存页可能根本不会有人访问，结果他却放在了LRU链表的前面，此时可能会把LRU尾部的那些被频繁访问的缓存页刷入磁盘中！

接着我们看看另外一种可能导致频繁被访问的缓存页被淘汰的场景，那就是全表扫描！他可能会一下子就把这个表的所有数据页都一一装入各个缓存页里去！此时可能LRU链表中排在前面的一大串缓存页，都是全表扫描加载进来的缓存页！那么如果这次全表扫描过后，后续几乎没用到这个表里的数据呢？此时LRU链表的尾部，可能全部都是之前一直被频繁访问的那些缓存页！然后当你要淘汰掉一些缓存页腾出空间的时候，就会把LRU链表尾部一直被频繁访问的缓存页给淘汰掉了，而留下了之前全表扫描加载进来的大量的不经常访问的缓存页！

如果你使用简单的LRU链表的机制，其实是漏洞百出的，因为很可能预读机制，或者全表扫描的机制，都会一下子把大量未来可能不怎么访问的数据页加载到缓存页里去，然后LRU链表的前面全部是这些未来可能不怎么会被访问的缓存页！而真正之前一直频繁被访问的缓存页可能此时都在LRU链表的尾部了！如果此时此刻，需要把一些缓存页刷入磁盘，腾出空间来加载新的数据页，那么此时就只能把LRU链表尾部那些一直频繁被访问的缓存页给刷入磁盘了！

优化LRU算法

真正的LRU链表，会被拆分为两个部分，一部分是热数据，一部分是冷数据，这个冷热数据的比例是由innodb_old_blocks_pct参数控制的，他默认是37，也就是说冷数据占比37%。

数据页第一次被加载到缓存的时候，实际上这个时候，缓存页会被放在冷数据区域的链表头部。

冷数据区域的缓存页什么时候会被放入到热数据区域？MySQL设定了一个规则，他设计了一个innodb_old_blocks_time参数，默认值1000，也就是1000毫秒，也就是说，必须是一个数据页被加载到缓存页之后，在1s之后，你访问这个缓存页，他才会被挪动到热数据区域的链表头部去。因为假设你加载了一个数据页到缓存去，然后过了1s之后你还访问了这个缓存页，说明你后续很可能会经常要访问它，这个时间限制就是1s，因此只有1s后你访问了这个缓存页，他才会给你把缓存页放到热数据区域的链表头部去。

如果此时缓存页不够了，需要淘汰一些缓存，直接就是可以找到LRU链表中的冷数据区域的尾部的缓存页，他们肯定是之前被加载进来的，而且加载进来1s过后都没人访问过，说明这个缓存页压根儿就没人愿意去访问他！他就是冷数据！所以此时就直接淘汰冷数据区域的尾部的缓存页，刷入磁盘，就可以了。这样的话，在淘汰缓存的时候，一定是优先淘汰冷数据区域几乎不怎么被访问的缓存页的！

面试官：LRU链表中尾部的缓存页，是如何淘汰他们刷入磁盘？

定时把LRU尾部的部分缓存页刷入磁盘。首先第一个时机，并不是在缓存页满的时候，才会挑选LRU冷数据区域尾部的几个缓存页刷入磁盘，而是有一个后台线程，他会运行一个定时任务，这个定时任务每隔一段时间就会把LRU链表的冷数据区域的尾部的一些缓存页，刷入磁盘里去，清空这几个缓存页，把他们加入回free链表去！所以实际上在缓存页没用完的时候，可能就会清空一些缓存页了。只要有这个后台线程定时运行，可能你的缓存页都没用完呢，人家就给你把一批冷数据的缓存页刷入磁盘，清空出来一批缓存页，那么你就多了一批可以使用的空闲缓存页了！

所以可以理解为，一边不停的加载数据到缓存页里去，不停的查询和修改缓存数据，然后free链表中的缓存页不停的在减少，flush链表中的缓存页不停的在增加，lru链表中的缓存页不停的在增加和移动。另外一边，你的后台线程不停的在把lru链表的冷数据区域的缓存页以及flush链表的缓存页，刷入磁盘中来清空缓存页，然后flush链表和lru链表中的缓存页在减少，free链表中的缓存页在增加。