愛可生開源社區 2024 全新技術專欄《MySQL 核心模塊揭秘》第一期。

作者：操盛春，愛可生技術專家，公眾號『一樹一溪』作者，專注於研究 MySQL 和 OceanBase 源碼。

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本文基於 MySQL 8.0.32 源碼，存儲引擎為 InnoDB。

1. 事務池和管理器

作為 MySQL 中支持事務的默認存儲引擎，InnoDB 對錶中數據的讀寫操作都在事務中執行。

MySQL 被設計為支持高併發，支持很多客户端同時連接到數據庫，這些連接可以同時執行 SQL。

如果這些 SQL 都要讀寫 InnoDB 表，InnoDB 會為每個連接啓動一個事務，這意味着需要同時啓動很多事務。

對於 TP 場景，通常情況下，事務都會很快執行完成。啓動事務、執行 SQL、提交事務的整個流程只會持續很短的時間。

TP 是 OLTP 的簡稱，表示在線事務處理；與之相對的另一個常用術語 AP，是 OLAP 的簡稱，表示在線事務分析。

以這樣一個場景為例：

• 客户端連接到 MySQL。
• 客户端執行 begin 語句。
• 客户端執行一條 update 語句，按主鍵 ID 更新一條記錄。
  
  這個步驟中，InnoDB 會在執行 update 語句之前，真正啓動一個事務。
• 客户端執行 commit 語句。
• 客户端關閉數據庫連接。InnoDB 會在這一步釋放事務。

在這個場景下，InnoDB 事務從啓動到釋放的整個生命週期，有可能只持續 1 ~ 2 毫秒（甚至更短）。

由於要存放事務 ID、事務狀態、Undo 日誌編號、事務所屬的用户線程等信息，每個事務都有一個與之對應的對象，我們稱之為事務對象。

每個事務對象都要佔用內存，如果每啓動一個事務都要為事務對象分配內存，釋放事務時又要釋放內存，會降低數據庫性能。

為了避免頻繁分配、釋放內存對數據庫性能產生影響，InnoDB 引入了事務池（Pool），用於管理事務。

顧名思義，事務池是一個池子，這個池子存放的東西既不是水，也不是酒，而是事務對象。

對比我們生活中的各種池子，例如：水池、洗手池、池塘，都是有大小限制的。

事務池也一樣有大小限制，不能無限制的存放事務對象。數據庫繁忙的時候，有很多很多事務對象，需要多個事務池來管理。

事務池多了之後，又會引發另一些問題，例如：

• 怎麼創建新的事務池？
• 客户端創建了一個新的數據庫連接，要獲取一個新的事務對象，從哪個事務池獲取？
• 其它問題...

為了解決這些問題，InnoDB 又引入了事務池管理器（PoolManager），用於管理事務池。

MySQL 啓動過程中，InnoDB 先創建事務池管理器，然後，事務池管理器創建並初始事務池。

2. 創建事務池管理器

InnoDB 整個生命週期中，事務池管理器只有一個，它有個很重要的屬性（m_size），用於指定每個事務池能用多大內存來存放事務對象。

這個屬性值來源於一個硬編碼的常量值，代碼裏是這樣定義的：

/** Size of on trx_t pool in bytes. */
static const ulint MAX_TRX_BLOCK_SIZE = 1024 * 1024 * 4;

這意味着每個事務池能用來存放事務對象的內存是 4194304 字節，也就是 4M。

MySQL 啓動過程中，事務池管理器只會創建並初始化一個事務池。

這個事務池會放入事務池管理器的 m_pools 屬性。這個屬性是個數組（vector），用於管理所有事務池。

創建事務池的過程中，InnoDB 會分配一塊 4M 的內存用於存放事務對象。

每個事務對象的大小為 992 字節，4M 內存能夠存放 4194304 / 992 = 4228 個事務對象。

3. 初始化事務池

事務池創建完成之後，就該初始化了。事務池的初始化，主要是為了得到一些事務對象。

事務池有一個隊列，用於存放已經初始化的事務對象。我們稱這個隊列為事務隊列。

一個事務池有 4M 內存可以存放事務對象，這塊內存會被分隔成 4228 個小塊。每初始化一塊小內存，就會得到一個事務對象，這個事務對象會被放入事務隊列。

InnoDB 初始化事務池的過程中，不會初始化全部的 4228 塊小內存，只會初始化最前面的 16 塊小內存，得到 16 個事務對象並放入事務隊列。

初始事務池完成之後，事務隊列中只有 16 個事務對象。

那麼，剩餘的 4212 塊小內存什麼時候會被初始化？

它們會在這種情況下被初始化：啓動過程中初始化的 16 個事務對象都被取走使用了，事務隊列變成空隊列了。

此時，需要再分配一個事務對象用於啓動新事務，InnoDB 就會把剩餘的 4212 塊小內存全部初始化，得到 4212 個事務對象並放入事務隊列。

有一點需要説明，不管是啓動過程中初始化的 16 塊小內存，還是運行過程中初始化的 4212 塊小內存，都是在循環裏一個一個初始化的。每一輪循環都要幹兩件事：

• 初始化一塊小內存，得到一個事務對象。
• 把事務對象放入事務池的事務隊列中。

初始化小塊內存的過程中，會初始化事務對象的各個屬性。這裏我們就不一一介紹這些屬性了，等到該它們出場的時候，再按需介紹。

4. 總結

InnoDB 只有一個事務池管理器，用於管理 N 個事務池（N >= 1），每個事務池可以管理 4228 個事務對象。

MySQL 啓動過程中，InnoDB 會先創建事務管理器。事務管理器會創建一個事務池，初始化 16 個事務對象放入事務池的事務隊列。

MySQL 運行過程中，如果這 16 個事務對象都正在被使用，InnoDB 需要一個新的事務對象時，會一次性初始化剩餘的 4212 個事務對象並放入事務池的事務隊列。

本期問題：運行過程中，創建一個新的事務池，會分配多少內存？初始化多少個事務對象？
關於本期主題，如果大家有任何疑問，歡迎留言交流！

下期預告：BEGIN 語句會馬上啓動事務嗎？