2.5 Master Thread工作方式
在2.3节中我们知道了，InnoDB存储引擎的主要工作都是在一个单独的后台线程Master Thread中完成的，这一节将具体解释该线程的具体实现及该线程可能存在的问题。
2.5.1 InnoDB 1.0.x版本之前的Master Thread
Master Thread具有最高的线程优先级别。其内部由多个循环（loop）组成：主循环（loop）、后台循环（backgroup loop）、刷新循环（flush loop）、暂停循环（suspend loop）。Master Thread会根据数据库运行的状态在loop、background loop、flush loop和suspend loop中进行切换。
Loop被称为主循环，因为大多数的操作是在这个循环中，其中有两大部分的操作——每秒钟的操作和每10秒的操作。伪代码如下：
void master_thread(){
loop：
for(int i= 0; i<10; i++){
do thing once per second
sleep 1 second if necessary
}
do things once per ten seconds
goto loop;
}
可以看到，loop循环通过thread sleep来实现，这意味着所谓的每秒一次或每10秒一次的操作是不精确的。在负载很大的情况下可能会有延迟（delay），只能说大概在这个频率下。当然，InnoDB源代码中还通过了其他的方法来尽量保证这个频率。
每秒一次的操作包括：
日志缓冲刷新到磁盘，即使这个事务还没有提交（总是）；
合并插入缓冲（可能）；
至多刷新100个InnoDB的缓冲池中的脏页到磁盘（可能）；
如果当前没有用户活动，则切换到background loop（可能）。
即使某个事务还没有提交，InnoDB存储引擎仍然每秒会将重做日志缓冲中的内容刷新到重做日志文件。这一点是必须要知道的，因为这可以很好地解释为什么再大的事务提交（commit）的时间也是很短的。
合并插入缓冲（Insert Buffer）并不是每秒都会发生的。InnoDB存储引擎会判断当前一秒内发生的IO次数是否小于5次，如果小于5次，InnoDB认为当前的IO压力很小，可以执行合并插入缓冲的操作。
同样，刷新100个脏页也不是每秒都会发生的。InnoDB存储引擎通过判断当前缓冲池中脏页的比例（buf_get_modified_ratio_pct）是否超过了配置文件中innodb_max_dirty_pages_pct这个参数（默认为90，代表90%），如果超过了这个阈值，InnoDB存储引擎认为需要做磁盘同步的操作，将100个脏页写入磁盘中。
总结上述操作，伪代码可以进一步具体化，如下所示：
void master_thread(){
goto loop;
loop：
for(int i = 0; i<10; i++){
thread_sleep(1) // sleep 1 second
do log buffer flush to disk
if (last_one_second_ios < 5 )
do merge at most 5 insert buffer
if ( buf_get_modified_ratio_pct > innodb_max_dirty_pages_pct )
do buffer pool flush 100 dirty page
if ( no user activity )
goto backgroud loop
}
do things once per ten seconds
background loop:
do something
goto loop:
}
接着来看每10秒的操作，包括如下内容：
刷新100个脏页到磁盘（可能的情况下）；
合并至多5个插入缓冲（总是）；
将日志缓冲刷新到磁盘（总是）；
删除无用的Undo页（总是）；
刷新100个或者10个脏页到磁盘（总是）。
在以上的过程中，InnoDB存储引擎会先判断过去10秒之内磁盘的IO操作是否小于200次，如果是，InnoDB存储引擎认为当前有足够的磁盘IO操作能力，因此将100个脏页刷新到磁盘。接着，InnoDB存储引擎会合并插入缓冲。不同于每秒一次操作时可能发生的合并插入缓冲操作，这次的合并插入缓冲操作总会在这个阶段进行。之后，InnoDB存储引擎会再进行一次将日志缓冲刷新到磁盘的操作。这和每秒一次时发生的操作是一样的。
接着InnoDB存储引擎会进行一步执行full purge操作，即删除无用的Undo页。对表进行update、delete这类操作时，原先的行被标记为删除，但是因为一致性读（consistent read）的关系，需要保留这些行版本的信息。但是在full purge过程中，InnoDB存储引擎会判断当前事务系统中已被删除的行是否可以删除，比如有时候可能还有查询操作需要读取之前版本的undo信息，如果可以删除，InnoDB会立即将其删除。从源代码中可以发现，InnoDB存储引擎在执行full purge操作时，每次最多尝试回收20个undo页。
然后，InnoDB存储引擎会判断缓冲池中脏页的比例（buf_get_modified_ratio_pct），如果有超过70%的脏页，则刷新100个脏页到磁盘，如果脏页的比例小于70%，则只需刷新10%的脏页到磁盘。
现在我们可以完整地把主循环（main loop）的伪代码写出来了，内容如下：
void master_thread(){
goto loop;
loop：
for(int i = 0; i<10; i++){
thread_sleep(1) // sleep 1 second
do log buffer flush to disk
if (last_one_second_ios < 5 )
do merge at most 5 insert buffer
if ( buf_get_modified_ratio_pct > innodb_max_dirty_pages_pct )
do buffer pool flush 100 dirty page
if ( no user activity )
goto backgroud loop
}
if ( last_ten_second_ios < 200 )
do buffer pool flush 100 dirty page
do merge at most 5 insert buffer
do log buffer flush to disk
do full purge
if ( buf_get_modified_ratio_pct > 70% )
do buffer pool flush 100 dirty page
else
buffer pool flush 10 dirty page
goto loop
background loop:
do something
goto loop:
}
接着来看background loop，若当前没有用户活动（数据库空闲时）或者数据库关闭（shutdown），就会切换到这个循环。background loop会执行以下操作：
删除无用的Undo页（总是）；
合并20个插入缓冲（总是）；
跳回到主循环（总是）；
不断刷新100个页直到符合条件（可能，跳转到flush loop中完成）。
若flush loop中也没有什么事情可以做了，InnoDB存储引擎会切换到suspend__loop，将Master Thread挂起，等待事件的发生。若用户启用（enable）了InnoDB存储引擎，却没有使用任何InnoDB存储引擎的表，那么Master Thread总是处于挂起的状态。
最后，Master Thread完整的伪代码如下：
void master_thread(){
goto loop;
loop：
for(int i = 0; i<10; i++){
thread_sleep(1) // sleep 1 second
do log buffer flush to disk
if ( last_one_second_ios < 5 )
do merge at most 5 insert buffer
if ( buf_get_modified_ratio_pct > innodb_max_dirty_pages_pct )
do buffer pool flush 100 dirty page
if ( no user activity )
goto backgroud loop
}
if ( last_ten_second_ios < 200 )
do buffer pool flush 100 dirty page
do merge at most 5 insert buffer
do log buffer flush to disk
do full purge
if ( buf_get_modified_ratio_pct > 70% )
do buffer pool flush 100 dirty page
else
buffer pool flush 10 dirty page
goto loop
background loop:
do full purge
do merge 20 insert buffer
if not idle:
goto loop:
else:
goto flush loop
flush loop:
do buffer pool flush 100 dirty page
if ( buf_get_modified_ratio_pct>innodb_max_dirty_pages_pct )
goto flush loop
goto suspend loop
suspend loop:
suspend_thread()
waiting event
goto loop;
}
