InnoDB磁盘结构

InnoDB磁盘结构

起男 46 2025-01-26

InnoDB磁盘结构

表空间

表空间（tablespaces）用于存储表结构和数据（含索引），表空间又分为系统表空间、独立表空间、通用表空间、临时表空间、Undo表空间等多种类型

共享表空间

共享表空间可以被多个表共享，包括系统表空间和通用表空间

系统表空间

系统表空间是change buffer在磁盘上的存储区域

在5.7之前的版本中，系统表空间还包括双写缓冲区，此存储区域在8版本中在独立的双写文件中

系统表空间可以包含一个或多个数据文件。默认情况下，在数据目录中创建一个名为ibdata1的系统表空间数据文件

系统表空间数据文件的大小和数量由innodb_data_file_path启动选项定义

默认值：ibdata1:12M:autoextend

  • ibdata1：文件名
  • 12M：文件大小
  • autoextend：自动扩展，默认每次扩展64m

通用表空间

默认情况下在使用innodb创建的表使用的是独立表空间，但是可以显示的指定到通用表空间

功能

  • 与系统表空间类似，通用表空间是能够为多个表存储数据的表空间

  • 与独立表空间相比，通用表空间具有潜在的内存优势

    服务器在表空间的生命周期内将元数据保存在内存中。与独立表空间中单独文件的数量的表相比，较少的通用表空间中的多个表对表空间元数据消耗的内存更少

  • 通用表空间数据文件可以独立于MySQL数据目录

  • 通用表空间支持所有表行格式和相关功能

语法

  • 创建通用表空间：create tablespace xxx add datafile 'xxx.ibd'
  • 删除通用表空间：drop tablespace xxx
  • 指定使用通用表空间：create table ... tablespace xxx
  • 撤销指定的通用表空间，并换成独立表空间：alter table xxx tablespace innodb_file_per_table（也可以换成指定的其他通用表空间）

独立表空间

独立表空间包含单个innodb表的数据和索引，并存储在文件系统中的单个数据文件中

在数据目录中名为.ibd

撤销表空间

撤销表空间用来存储undo日志，由多个包含undo日志文件组成

5.7之前undo在系统表空间中

在8.0.23之前对于数据页为16k（默认），默认的撤销表空间的大小是10m，在之后的版本中初始大小是16m。扩展采用翻倍的方式

撤销表空间的文件名默认为undo_001根据数量序号递增。默认2个，最多支持127个

临时表空间

临时表概念：

  • 外部临时表：通过create temporary table创建的表就是临时表，会话结束，就自动清理，show tables不显示临时表信息
  • 内部临时表：执行复杂查询时，执行计划中包含了Using Temporary，比如分组、排序、去重等。mysql内部会自动生产临时表

临时表空间包括会话临时表空间和全局临时表空间

会话临时表空间

会话临时表空间存储：用户创建的临时表和优化器创建的临时表

服务器启动时，会创建一个由10个临时表空间（磁盘文件）组成的一个池（文件后缀为.ibt），当会话断开连接时，其占用的临时表空间会被释放回池中。池的大小永远不会缩小，如果不够用会自动扩容

临时表空间池在正常关机时会被删除

全局临时表空间

全局临时表空间（ibtmp1）存储对用户创建的临时表进行更改的回滚段

双写缓冲区

双写缓冲区是一个存储区域，为了解决写失效问题，innodb实现了双写缓冲区。在刷盘到真正的位置前，会将数据存在双写缓冲区。这样服务器重启时，如果出现数据页损坏，可以在redolog之前，通过双写缓冲区的副本还原该页

在MySQL8.0.20之前，双写缓冲区位于系统表空间中，从8.0.20之后，双写缓冲区位于双写文件中

写失效

innodb的页（16k）和操作系统的页（4k）大小不一致，innodb页写入到磁盘时，要分成4次写。如果写入页的时候宕机了，可能会出现只写了一部分的情况，这种情况就叫写失效

Redo Log File

WAL（writer ahead logging）写前日志，是一种数据安全写入机制。就是先写日志，然后再写入磁盘，这样既能保证数据的安全性，MySQL种的redo log就是采用的wal机制

innodb对数据的更新，是先将更新写入到redo log，然后会再系统空闲的时候或者按照指定策略更新到磁盘。这就是所谓的wal

redo log（重做日志）包括两部分：一个是内存中的日志缓冲redo log buffer，另一个是磁盘上的日志文件redo log file。默认情况下，重做日志在磁盘上由两个名为ib_logfile0和ib_logfile1的文件展示

Undo Log File

undo log（撤销日志）是一种撤销回退的日志，在数据库事务开始之前，MySQL会先记录更新前的数据到undo log中，当事务回滚时，可以利用undo log进行回退

undo log的生产和销毁：undo log在事务开始前产生；事务提交时，并不会立即删除undo log，innodb会将该事务对应的undolog 放入到删除列表中，后面会通过后台线程purge进行回收处理

注意：undo log也会产生redo log，因为undo log也要实现持久化保护

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