MySQL高级(InnoDB引擎)

news/2024/12/5 12:29:36/

(一)逻辑存储结构

 

表空间(ibd文件),会生成ibd文件,一个mysql实例可以对应多个表空间,用于存储记录、索引等数据。

,分为数据段(Leaf node segment)、索引段(Non-leaf node segment)、回滚段(Rollback segment)、InnoDB是索引组织表,数据段就是B+树的叶子节点,索引段即为B+树的非叶子节点。段用来管理多个Extent(区)。

,表空间的单元结构,每个区的大小为1M。默认情况下,InnoDB存储引擎也大小为16K,即一个区中一共有64个连续的页。

,是InnoDB存储引擎磁盘管理的最小单元,每个页的大小默认为16KB,为了保证页的连续性,InnoDB存储引擎每次从磁盘申请4-5个区。

,InnoDB存储引擎数据是按行存放的。

Trx_id:每次对某条记录进行改动时,都会把对应的事务id赋值给trx_id隐藏列(最后一次操作事务的id)。

Roll_pointer:每次对某条记录进行改动时,都会把旧的版本写入到undo日志中,然后这个隐藏列相当于一个指针,可以通过它来找 到该记录增删改前的信息。

(二)架构

MySQL5.5版本开始,默认使用InnoDB存储引擎,它擅长事务处理,具有崩溃恢复特性,在日常开发中使用非常广泛。下面是InnoDB架构图,左边是内存结构,右边是磁盘结构。

 

内存结构

BufferPool::缓冲池。是主内存中的一共区域,里面可以缓存磁盘上经常操作的真实数据,在执行增删改查操作时,先操作缓冲池中的数据(若缓冲池中没有数据,则从磁盘加载并缓存),然后再以一定频率刷新到磁盘,从而减少磁盘IO,加快处理速度。

缓冲区中以Page页为单位,底层采用链表数据结构管理Page。根据状态,将Page分为三种类型:

free page:空闲page,未被使用。

clean page:被使用page,数据没有被修改过。

dirty page:脏页,被使用page,数据被修改过,其中数据与磁盘数据产生了不一致。

Change Buffer:更改缓冲区,在5.几版本叫插入缓冲区,在8.0之后引入了Change Buffer。针对非唯一的二级索引页。在执行DML语句时,如果这些数据页在Buffer Pool中没有存在,不会直接操作磁盘,而是将数据变更缓存在Change Buffer,在以后读取数据时,再将数据合并到Buffer Pool中,再将合并后的数据刷新到磁盘中。

意义:

和聚集索引不同,二级索引时非唯一的,并且以相对随机的顺序插入二级索引。同样,删除和更改可以回影响索引树种不相邻的二级索引页,如果每一次操作磁盘,会造成大量的磁盘IO。有了Change Buffer之后,减少了磁盘IO,提高了效率。

Adaptive Hash Index:自适应hash索引,用于优化对Buffer Pool数据的查询。InnoDB存储引擎会监控对表上各索引页的查询,如果观察到hash索引可以提高速度(在不存在hash冲突时,hash索引速度快,但不适合范围查询,只能做等值匹配),则会建立hash索引,称之为自适应hash索引。

自适应hash索引,无需人工干预,是系统根据情况自动完成。

参数:adaptive_hash_index:默认开启

Log Buffer:日志缓冲区,用来保存要写入磁盘中的log日志(redo log、undo log),默认大小为16MB,日志缓冲区的日志会定期刷新到磁盘中。如果需要更新,插入或删除许多行的事务,增加日志缓冲区的大小可以节省磁盘I/O。

参数:

innodb_log_buffer_size:缓冲区大小

innodb_flush_log_at_trx_commit:日志刷新到磁盘时机。

1:日志在每次事务提交时写入并刷新到磁盘

0:每秒将日志写入并刷新到磁盘一次

2:日志在每次事务提交后写入,并每秒刷新到磁盘一次。

磁盘结构

System Tablespace:系统表空间时更改缓冲区的存储区域。如果表是在系统表空间而不是每个表文件或通用表空间中创建的,它也可能包含表和索引数据。(在MySQL5.x版本中害包含InnoDB数据字典,undolog等)

参数:innodb_data_file_path

File-Per-Table Tablespaces:每个表的文件表空间包含单个InnoDB的数据和索引,并存储在文件系统上的单个数据文件中。

参数:innodb_file_per_table

General Tablespaces:通过表空间,需要手动创建,通过CREATE TABLESPACES语法创建通用表空间,在创建表时,可以指定使用该表空间。

Undo Tablespaces:撤销表空间,MySQL实例在初始化时会自动创建两个默认的undo表空间(初始大小16M),用于存储undo log日志。

Temporary Tablespaces:InnoDB使用会话临时表空间和全局临时表空间。存储用户创建的临时表等数据。

Doublewrite Buffer Files:双写缓冲区,InnoDB引擎将数据页从Buffer Pool刷新到磁盘前,先将数据页写入到双写缓冲区,便于系统异常时恢复数据。

Redo Log:重做日志,是用来实现事务的持久性。该日志文件由两部分组成:重做日志缓冲(redo log buffer)以及重做日志文件(redo log),前者是在内存中,后者在磁盘中。当事务提交之后会把所有修改信息都会存到该日志中,用于在刷新脏页到磁盘时,发生错误时,进行数据恢复使用。(不会永久保存,隔一段时间会进行清理)。以循环的方式写入重做文件。

后台线程

 

Master Thread:核心后台线程,负责调度其他线程,还负责将缓冲池中的数据异步刷新到磁盘中,保持数据的一致性,还包括脏页的刷新、合并插入缓冲、undo页的回收。

IO Thread:在InnoDB存储引擎中大量使用了AIO来处理IO请求,这样可以极大地提高数据库的性能,而IO Thread主要负责这些IO请求的回调。

 

Purge Thread:主要用于回收事务已经提交了的undo log,在事务提交之后,undo log可能不用了,就用它来回收。

Page Cleaner Thread:协助Master Thread刷新脏页到磁盘的线程,它可以减轻Master Thread的工作压力,减少阻塞。

(三)事务原理

事务:事务时一组操作的集合,是一个不可分割的工作单位,事务会把所有的操作作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求,即这些操作要么同时成功,要么同时失败。

 原子性、一致性、持久性:redo log和undo log

隔离性:锁和MVCC


http://www.ppmy.cn/news/80801.html

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