Ⅰ、InnoDB發展史

Ⅱ、InnoDB重要特性一覽

• Fully ACID（InnoDB默認的Repeat Read隔離級別就支持）
• Row-level Locking（支持行鎖）
• Multi-version concurrency control（MVCC）（支持多版本並發控制）
• Foreign key support（支持外鍵）
• Automatic deadlock detection（死鎖自動檢測）
• High performance、High scalability、High availability（高性能，高擴展，高可用）

Ⅲ、物理存儲結構

3.1 主要組成部分

表空間文件：

• 獨立表空間
• 共享表空間
• undo表空間(MySQL5.6開始)

重做日誌文件：

• 物理邏輯日誌
• 沒有Oracle的歸檔重做日誌

3.2 細說表空間文件

表空間的概念：

• 表空間是一個邏輯存儲的概念
• 表空間可以由多個文件組成
• 支持裸設備（可以直接使用O_DIRECT 方式繞過緩存，直接寫入磁盤）

表空間的分類：

①共享表空間(最早只有這個)

• 存儲元數據信息
• 存儲Change Buffer信息
• 存儲Undo信息
• MySQL4.0之前所有數據都是存儲在共享表空間中

②獨立表空間

• MySQL4.0開始，支持每張表對應一個獨立表空間(ibd文件)
• innodb-file-per-table=1（默認為1，這個參數關掉創建表，會發現對應的庫下面沒有該表的idb文件）
• 分區表可以對應多個ibd文件

③undo表空間

• MySQL5.6版本支持獨立的Undo表空間,默認是0，即undo記錄在共享表空間中
• innodb_undo_tablespaces(該值8.0開始將會被剔除，不可修改，默認寫死，為2)

④臨時表空間

• MySQL5.7增加了臨時表空間（ibtmp1）
• innodb_temp_data_file_path

3.3 看下數據目錄

[root@VM_0_5_centos data3306]# ll ib*
-rw-r----- 1 mysql mysql    16285 Feb  4 18:15 ib_buffer_pool
-rw-r----- 1 mysql mysql 79691776 Feb 24 10:53 ibdata1          #共享表空間
-rw-r----- 1 mysql mysql 50331648 Feb 24 10:53 ib_logfile0      #重做日誌
-rw-r----- 1 mysql mysql 50331648 Feb  4 15:06 ib_logfile1
-rw-r----- 1 mysql mysql 12582912 Feb 24 10:14 ibtmp1           #臨時表空間

兩個ib_logfile是循環交替寫入的，SSD下盡可能設大，單個文件4G/8G，設置太小可能會導致臟頁刷新時hang住

MySQL中現在只有這兩個文件不會歸檔，最老的3.23版本支持歸檔，因為MySQL有二進制日誌所以把這個功能閹割了

[root@VM_0_5_centos data3306]# cd test
[root@VM_0_5_centos test]# ll
total 228
-rw-r----- 1 mysql mysql       65 Feb  4 13:21 db.opt           #記錄默認字符集和字符集排序規則
-rw-r----- 1 mysql mysql  8554 Feb  1 15:45 abc.frm             #表結構文件
-rw-r----- 1 mysql mysql 98304 Feb 24 10:53 abc.ibd             #獨立表空間

就性能而言，獨立和共享速度是一樣的，基本上區別

雖然ibadta1是一個文件，但是在底層申請也是1兆1兆地申請的空間，是連續的(兩種都是以區的方式來管理)，在磁盤上的表現是一樣的，1M的數據基本上可以認為是連續的

tips:

sysbench去測8個文件開16個線程和測1個文件開128個線程，測出來iops是一樣的，因為它的分配和管理機制都是一樣的

那為什麽MySQL4.0版本開始引入了獨立表空間呢？

主要是為了管理方便，表現為：

• 看上去清晰
• 刪除文件非常簡單，drop完空間可釋放，對於ibdata1來說，一個文件，只能增不能減，刪除一張表只是把這張表對應的空間標為可用，但是空間並不能回收
  刪除.ibd文件是不行的，因為對應的innodb元數據表裏面的數據沒有刪

.ibd和.ibdata1文件壞了修復的話收費是按行數來算的很貴的哦，相對而言ibdata1文件修復難度更大

切記：不要在數據目錄下刪除任何文件

3.4 小常識

單個ibd文件直接拷貝到新的數據庫中無法直接恢復：

• 原因一：元數據信息還是在ibdata1中
• 原因二：部分索引文件存在於Change Buffer中，目前還是存放於ibdata1文件中

查看表空間的元數據信息

select * from information_schema.innodb_sys_tablespaces;

Ⅳ、邏輯存儲結構

4.1 從上到下的結構

段：

段對用戶來說是透明的，也是一個邏輯的概念，用來組織管理區

在MySQL系統表中是看不到段這個元數據的，但是邏輯上的確存在(重點理解區和頁)

區：

區包含頁

區是最小的空間申請單位，表空間文件要擴展是以區的單位來擴展

區的大小固定為1M，這1M在物理上是連續的，但1M和1M之間不保證連續

page_size=16K 就是1M * 1024 / 16 = 64個頁

16k 64個頁
8k 128個頁
4k 256個頁

通常一次申請4個區大小，1兆1兆地申請，特殊情況會申請5個區，很少發生這種情況

頁 :

等價於ORACLE中的塊 ,最小的I/O操作單位

tips:

data的最小單位不是頁，而是頁中的記錄(row)

普通用戶表中MySQL默認的每個頁為16K

• 從MySQL 5.6開始使用 innodb_page_size可以控制頁大小
• 一旦數據庫通過innodb_page_size創建完成，則後續無法更改
• innodb_page_size 是針對普通表的,壓縮表不受其限制

4.2 來來來，吹兩手

從5.6開始可以調整大小，但只能設置4k和8k，從5.7開始還可以設置32k，64k，如果設置為32k或者64k那區的大小就變為2M和4M

什麽淘寶標準MySQL配置參數把這個大小設置為4k，完全扯淡，就算在ssd下4k可能也不會比16k好，另外設置為4k，io操作會變多，不要迷信，現在的表偏向於寬表(很多列組成，單行記錄比較大）,一行超過1k甚至4k以上，這時候這個頁大小設為4，性能會很差。

設置小了，B+ tree高度變高，io變多，性能變差;如果是寬列，4k的頁會導致行外存，效率變差

目前為止，大家都用的SSD，列比較寬，內存也比較大，就保留16k或者嘗試一下32k(一些單列特別大的場景，大頁性能有優勢)

tips:

MySQL頁大小和ORACLE頁大小不同的是，MySQL頁大小是全局的，一旦初始化好，就不可再修改，不像ORACLE可以設置每張表的頁大小

Ⅴ、MySQL中如何定位到一個頁

SpaceID

• 每個表空間都對應一個SpaceID，而表空間又對應一個ibd文件，那麽一個ibd文件也對應一個SpaceID
• ibdata1對應的SpaceID為0，每創建一個表空間（ibd文件），SpaceID自增長（全局）

PageNumber

• 在一個表空間中，第幾個16K的頁（假設 innodb_page_size = 16K）即為PageNumber

• 每次讀取Page時，都是通過SpaceID和PageNumber進行讀取
• 可以簡單理解為從表空間的開頭讀多少個PageNumber * PageSize的字節（偏移）
• 想成數組，數組的名字就是SpaceID，數組的下標就是PageNumber
• 在一個SpaceID（ibd文件）中，PageNumber是唯一且自增的
• 刪除表的時候，SpaceID不會回收 ，SpaceID是全局自增長的

tips：

這裏的區（extent）的概念已經弱化

在這個例子中，第一個區的PageNumber是（0到63）且這64個頁在物理上是連續的；第二個區的PageNumber是（64到127） 且這64個頁在物理上也是連的

但是（0到63）和（64到127）之間在物理上則不一定是連續的，因為區和區之間在物理上不一定是連續的

隨便看看

(root@localhost) [information_schema]> select space, name from information_schema.innodb_sys_tablespaces order by space limit 5;
+-------+---------------------+
| space | name                |
+-------+---------------------+
|     2 | mysql/plugin        |
|     3 | mysql/servers       |
|     4 | mysql/help_topic    |
|     5 | mysql/help_category |
|     6 | mysql/help_relation |
+-------+---------------------+
5 rows in set (0.00 sec)

(root@localhost) [information_schema]> select name, space, table_id from information_schema.innodb_sys_tables where space=0;
+------------------+-------+----------+
| name             | space | table_id |
+------------------+-------+----------+
| SYS_DATAFILES    |     0 |       14 |
| SYS_FOREIGN      |     0 |       11 |
| SYS_FOREIGN_COLS |     0 |       12 |
| SYS_TABLESPACES  |     0 |       13 |
| SYS_VIRTUAL      |     0 |       15 |
+------------------+-------+----------+
5 rows in set (0.00 sec)

(root@localhost) [information_schema]> select name, space, table_id from information_schema.innodb_sys_tables where space<>0 order by space limit 5;
+---------------------+-------+----------+
| name                | space | table_id |
+---------------------+-------+----------+
| mysql/plugin        |     2 |       16 |
| mysql/servers       |     3 |       17 |
| mysql/help_topic    |     4 |       35 |
| mysql/help_category |     5 |       36 |
| mysql/help_relation |     6 |       38 |
+---------------------+-------+----------+
5 rows in set (0.00 sec)

• 獨立表空間的table_id和SpaceID一一對應
• 共享表空間是多個table_id對應一個SpaceID
• SpaceID為0的是ibdata1，1這個位置沒有，空的

InnoDB存儲引擎結構介紹