InnoDB 存储引擎的具体架构如下图所示。上半部分是实例层（计算层），位于内存中，下半部分是物理层，位于文件系统中。

实例层

我们先来看实例层。实例层分为线程和内存。InnoDB 重要的线程有 Master Thread，Master Thread 是 InnoDB 的主线程，负责调度其他各线程。

Master Thread 的优先级最高, 其内部包含几个循环：主循环（loop）、后台循环（background loop）、刷新循环（flush loop）、暂停循环（suspend loop）。Master Thread 会根据其内部运行的相关状态在各循环间进行切换。

大部分操作在主循环（loop）中完成，其包含 1s 和 10s 两种操作。

1s 操作主要包括如下。

• 日志缓冲刷新到磁盘（这个操作总是被执行，即使事务还没有提交）。
• 最多可能刷 100 个新脏页到磁盘。
• 执行并改变缓冲的操作。
• 若当前没有用户活动，可能切换到后台循环（background loop）等。

10s 操作主要包括如下。

• 最多可能刷新 100 个脏页到磁盘。
• 合并至多 5 个被改变的缓冲（总是）。
• 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）产生一个检查点（总是）等。
• buf_dump_thread 负责将 buffer pool 中的内容 dump 到物理文件中，以便再次启动 MySQL 时，可以快速加热数据。
• page_cleaner_thread 负责将 buffer pool 中的脏页刷新到磁盘，在 5.6 版本之前没有这个线程，刷新操作都是由主线程完成的，所以在刷新脏页时会非常影响 MySQL 的处理能力，在5.7 版本之后可以通过参数设置开启多个 page_cleaner_thread。
• purge_thread 负责将不再使用的 Undo 日志进行回收。
• read_thread 处理用户的读请求，并负责将数据页从磁盘上读取出来，可以通过参数设置线程数量。
• write_thread 负责将数据页从缓冲区写入磁盘，也可以通过参数设置线程数量，page_cleaner 线程发起刷脏页操作后 write_thread 就开始工作了。
• redo_log_thread 负责把日志缓冲中的内容刷新到 Redo log 文件中。
• insert_buffer_thread 负责把 Insert Buffer 中的内容刷新到磁盘。实例层的内存部分主要包含 InnoDB Buffer Pool，这里包含 InnoDB 最重要的缓存内容。数据和索引页、undo 页、insert buffer 页、自适应 Hash 索引页、数据字典页和锁信息等。additional memory pool 后续已不再使用。Redo buffer 里存储数据修改所产生的 Redo log。double write buffer 是 double write 所需的 buffer，主要解决由于宕机引起的物理写入操作中断，数据页不完整的问题。

物理层

下面我们来看看物理层，物理层在逻辑上分为系统表空间、用户表空间和 Redo日志。

系统表空间里有 ibdata 文件和一些 Undo，ibdata 文件里有 insert buffer 段、double write段、回滚段、索引段、数据字典段和 Undo 信息段。

用户表空间是指以 .ibd 为后缀的文件，文件中包含 insert buffer 的 bitmap 页、叶子页（这里存储真正的用户数据）、非叶子页。InnoDB 表是索引组织表，采用 B+ 树组织存储，数据都存储在叶子节点中，分支节点（即非叶子页）存储索引分支查找的数据值。

Redo 日志中包括多个 Redo 文件，这些文件循环使用，当达到一定存储阈值时会触发checkpoint 刷脏页操作，同时也会在 MySQL 实例异常宕机后重启，InnoDB 表数据自动还原恢复过程中使用。