[데이터베이스] MySQL & TPC-C(2)

Database I/O Architecture

(1)에서 살펴본것과 같이 데이터베이스의 I/O 구조는 다음과 같다.

Overview of Buffer Manager in DBMS

Disk의 data block을 가지고 있는 buffer manager caches가 frequently access data하기 때문에, 성능의 향상을 위해선 빠른 DRAM에 접근해야만 한다.

• Buffer HIT -> Pin the page and return its address
• Buffer MISS
  • Replacement하기 위한 victim buffer frame을 고른다.
    먼저 clean page는 write후 버퍼풀에서 디스크로 반영이 된것이고,
    dirty page는 write 됐지만 디스크로 반영이 되지 않은 page이다.
    • If the chosen victim is clean : simply discard the data of the frame
    • If the chosen victim is dirty : First write it to storage, then read the requested page from stroage into the victim buffer frame. 그 후 pin the page and return its address.

Hit Ratio = # of hits / # of page requests to buffer cache

one MISS는 one(or two) disk I/O를 해야함을 의미한다.
Disk I/O는 DRAM에 비해 1000배 성능이 저하되기 때문에 MISS를 꼭 낮춰야하는 것이다.

InnoDB Architecture

InnoDB는 MySQL의 스토리지 엔진이다. 자체적으로 메인 메모리 안에 데이터 캐싱과 인덱싱을 위한 버퍼 풀(pool)을 관리한다. 구조는 다음과 같다.

MYSQL Buffer Pool and Replacement Policy

• Buffer Replacement Policy

  • replacement policy에 의해 교체될 buffer frame이 선택된다.
  • ex) Random, FIFO, LRU, MRU, LFU, Clock, etc..
  • num of I/O에 큰 영향을 미친다.
  • 좋은 replacement policy는 higher buffer hit ratio.

• Buffer Pool

  • InnoDB가 액세스 할 때 테이블 및 인덱스 데이터를 캐시하는 메인 메모리 영역이다.
  • LRU를 사용한다. -> 잘 쓰이지 않는 데이터가 cache에서 aged out된다.

Buffer Pool LRU Algorithm

MySQL은 LRU의 변형으로 two sub-lists로 버퍼 풀을 관리한다. 다음 그림은 buffer pool list다.이 알고리즘은 New Sublist에 많은 페이지를 유지한다. Old sublist에는 덜 사용된 페이지들이 있어서 곧 제거될 페이지들이라고 보면 된다. 기본적으로 알고리즘은 다음과 같이 작동한다.

1. MySQL이 buffer pool에 있는 page를 읽으면, 제일 먼저 midpoint에 삽입된다.
2. Page HITs in the:
   Old Sub-list : make the page young (페이지를 new sublist의 head로 옮긴다.)
   New Sub-list : 페이지가 new sublist head에서 특정 거리만큼 떨어져있다면 head로 옮긴다.
3. Least recently used pages는 리스트의 tail로 가게되고 쫓겨난다.

그렇다면 왜 LRU list를 two sub-list로 나눠서 관리할까?

• 자주 접근되는 hot page가 buffer pool에 계속 남겨지는걸 보장하기 위해서
• never accessed again의 특성을 가지는 read-ahead 또는 scan같은 버퍼 풀 스캔이 buffer pool에 저장되는 양을 최소화하기 위해서
• read-ahead 또는 full table index scans에 의해서 buffer pool이 변동되지 않도록 하기위해서

왜 midpoint에 insertion하는걸까?

• Read-ahead 또는 large scans는 스캔동안 한 번만 스캔하고 다시 access하지 않는다는 특성을 가지고있기 때문에 midpoint에 insertion시켜 곧 쫓겨나게 하는것이다. midpoint insertion을 하지 않으면 head에 들어올것이고 나가는데 시간이 오래걸리기 때문이다.