mysql系列VII-存储引擎

发表于 2022-08-01 更新于 2022-08-16 分类于 db ， mysql Changyan：本文字数： 3.3k 阅读时长 ≈ 12 分钟

数据库存储引擎是数据库底层软件组织，数据库管理系统（DBMS）使用数据引擎进行创建、查询、更新和删除数据。不同的存储引擎提供不同的存储机制、索引技巧、锁定水平等功能，使用不同的存储引擎，还可以获得特定的功能。现在许多不同的数据库管理系统都支持多种不同的数据引擎。MySql的核心就是存储引擎。

`MySQL`体系结构

连接层

最上层是一些客户端和链接服务，包含本地sock 通信和大多数基于客户端/服务端工具实现的类似于TCP/IP的通信。主要完成一些类似于连接处理、授权认证、及相关的安全方案。在该层上引入了线程池的概念，为通过认证安全接入的客户端提供线程。同样在该层上可以实现基于SSL的安全链接。服务器也会为安全接入的每个客户端验证它所具有的操作权限。

服务层

第二层架构主要完成大多数的核心服务功能，如SQL接口，并完成缓存的查询，SQL的分析和优化，部分内置函数的执行。所有跨存储引擎的功能也在这一层实现，如过程、函数等。在该层，服务器会解析查询并创建相应的内部解析树，并对其完成相应的优化如确定表的查询的顺序，是否利用索引等，最后生成相应的执行操作。如果是select语句，服务器还会查询内部的缓存，如果缓存空间足够大，这样在解决大量读操作的环境中能够很好的提升系统的性能。

引擎层

存储引擎层，存储引擎真正的负责了MySQL中数据的存储和提取，服务器通过API和存储引擎进行通信。不同的存储引擎具有不同的功能，这样我们可以根据自己的需要，来选取合适的存储引擎。数据库中的索引是在存储引擎层实现的。

存储层

数据存储层，主要是将数据(如: redolog、undolog、数据、索引、二进制日志、错误日志、查询日志、慢查询日志等)存储在文件系统之上，并完成与存储引擎的交互。

和其他数据库相比，MySQL有点与众不同，它的架构可以在多种不同场景中应用并发挥良好作用。主要体现在存储引擎上，插件式的存储引擎架构，将查询处理和其他的系统任务以及数据的存储提取分离。这种架构可以根据业务的需求和实际需要选择合适的存储引擎。

存储引擎介绍

以机动设备为例，引擎就是发动机，是一个机器的核心组件。
比如，对于舰载机、直升机、火箭来说，他们都有各自的引擎，是他们最为核心的组件。而我们在选择引擎的时候，需要在合适的场景，选择合适的存储引擎，就像在直升机上，我们不能选择舰载机的引擎一样。
而对于存储引擎，也是一样，他是mysql数据库的核心，我们也需要在合适的场景选择合适的存储引擎。接下来就来介绍一下存储引擎。
存储引擎就是存储数据、建立索引、更新/查询数据等技术的实现方式。存储引擎是基于表的，而不是基于库的，所以存储引擎也可被称为表类型。我们可以在创建表的时候，来指定选择的存储引擎，如果没有指定将自动选择默认的存储引擎。

建表时指定存储引擎

CREATE TABLE 表名(
字段1 字段1类型 [ COMMENT 字段1注释 ] ,
......
字段n 字段n类型 [COMMENT 字段n注释 ]
) ENGINE = INNODB [ COMMENT 表注释 ] ;

查询当前数据库支持的存储引擎

1	show engines;

示例演示

查询建表语句 — 默认存储引擎: `InnoDB`

1	show create table account;

结果

CREATE TABLE `account` (
  `id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'ID',
  `name` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '姓名',
  `money` double(10,2) DEFAULT NULL COMMENT '余额',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci COMMENT='账户表'

我们可以看到，创建表时，即使我们没有指定存储疫情，数据库也会自动选择默认的存储引擎。

查询当前数据库支持的存储引擎

mysql> show engines;
+--------------------+---------+----------------------------------------------------------------+--------------+------+------------+
| Engine             | Support | Comment                                                        | Transactions | XA   | Savepoints |
+--------------------+---------+----------------------------------------------------------------+--------------+------+------------+
| MEMORY             | YES     | Hash based, stored in memory, useful for temporary tables      | NO           | NO   | NO         |
| MRG_MYISAM         | YES     | Collection of identical MyISAM tables                          | NO           | NO   | NO         |
| CSV                | YES     | CSV storage engine                                             | NO           | NO   | NO         |
| FEDERATED          | NO      | Federated MySQL storage engine                                 | NULL         | NULL | NULL       |
| PERFORMANCE_SCHEMA | YES     | Performance Schema                                             | NO           | NO   | NO         |
| MyISAM             | YES     | MyISAM storage engine                                          | NO           | NO   | NO         |
| InnoDB             | DEFAULT | Supports transactions, row-level locking, and foreign keys     | YES          | YES  | YES        |
| BLACKHOLE          | YES     | /dev/null storage engine (anything you write to it disappears) | NO           | NO   | NO         |
| ARCHIVE            | YES     | Archive storage engine                                         | NO           | NO   | NO         |
+--------------------+---------+----------------------------------------------------------------+--------------+------+------------+
9 rows in set (0.00 sec)

创建表 `my_myisam` , 并指定`MyISAM`存储引擎

mysql> create table my_myisam(
    -> id int,
    -> name varchar(10)
    -> ) engine = MyISAM ;
Query OK, 0 rows affected (0.06 sec)

创建表 `my_memory` , 指定`Memory`存储引擎

mysql> create table my_memory(
    -> id int,
    -> name varchar(10)
    -> ) engine = Memory ;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

存储引擎特点

以下简单介绍几个常用的存储引擎

`InnoDB`

介绍

InnoDB是一种兼顾高可靠性和高性能的通用存储引擎，在 MySQL 5.5 之后，InnoDB是默认的MySQL 存储引擎。

特点

DML操作遵循ACID模型，支持事务；
行级锁，提高并发访问性能；
支持外键FOREIGN KEY约束，保证数据的完整性和正确性；

文件

xxx.ibd：xxx代表的是表名，innoDB引擎的每张表都会对应这样一个表空间文件，存储该表的表结构（frm-早期的、sdi-新版的）、数据和索引。
参数：innodb_file_per_table

mysql> show variables like 'innodb_file_per_table';
+-----------------------+-------+
| Variable_name         | Value |
+-----------------------+-------+
| innodb_file_per_table | ON    |
+-----------------------+-------+
1 row in set, 1 warning (0.04 sec)

如果该参数开启，代表对于InnoDB引擎的表，每一张表都对应一个ibd文件。我们直接打开MySQL的数据存放目录： C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 8.0\Data ，这个目录下有很多文件夹，不同的文件夹代表不同的数据库，我们直接打开\studydata文件夹。

2022/07/12  14:12           114,688 account.ibd
2022/07/08  12:40           114,688 dept.ibd
2022/07/21  17:41           131,072 emp.ibd
2022/08/01  16:43             2,414 my_memory_4106.sdi
2022/08/01  16:43                 0 my_myisam.MYD
2022/08/01  16:43             1,024 my_myisam.MYI
2022/08/01  16:43             2,414 my_myisam_4105.sdi
……

可以看到里面有很多的ibd文件，每一个ibd文件就对应一张表，比如：我们有一张表 account，就有这样的一个account.ibd文件，而在这个ibd文件中不仅存放表结构、数据，还会存放该表对应的索引信息。而该文件是基于二进制存储的，不能直接基于记事本打开，我们可以使用mysql提供的一个指令 ibd2sdi ，通过该指令就可以从ibd文件中提取sdi信息，而sdi数据字典信息中就包含该表show variables like 'innodb_1 file_per_table';的表结构。

C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 8.0\Data\studydata>ibd2sdi account.ibd
["ibd2sdi"
,
{
        "type": 1,
        "id": 2802,
        "object":
                {
    "mysqld_version_id": 80029,
    "dd_version": 80023,
    "sdi_version": 80019,
    "dd_object_type": "Table",
    "dd_object": {
        "name": "account",
        "mysql_version_id": 80029,
        "created": 20220711062026,
        "last_altered": 20220711062026,
        "hidden": 1,
……

逻辑存储结构

表空间 : InnoDB存储引擎逻辑结构的最高层，ibd文件其实就是表空间文件，在表空间中可以包含多个Segment段。
段 : 表空间是由各个段组成的，常见的段有数据段、索引段、回滚段等。InnoDB中对于段的管理，都是引擎自身完成，不需要人为对其控制，一个段中包含多个区。
区 : 区是表空间的单元结构，每个区的大小为1M。默认情况下， InnoDB存储引擎页大小为16K，即一个区中一共有64个连续的页。
页 : 页是组成区的最小单元，页也是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。
行 : InnoDB 存储引擎是面向行的，也就是说数据是按行进行存放的，在每一行中除了定义表时所指定的字段以外，还包含两个隐藏字段(后面会详细介绍)。

`MyISAM`

介绍

MyISAM是MySQL早期的默认存储引擎。

特点

不支持事务，不支持外键
支持表锁，不支持行锁
访问速度快

文件

xxx.sdi：存储表结构信息
xxx.MYD: 存储数据
xxx.MYI: 存储索引

1
2
3

2022/08/01  16:43                 0 my_myisam.MYD
2022/08/01  16:43             1,024 my_myisam.MYI
2022/08/01  16:43             2,414 my_myisam_4105.sdi

`Memory`

介绍

Memory引擎的表数据时存储在内存中的，由于受到硬件问题、或断电问题的影响，只能将这些表作为临时表或缓存使用。

特点

内存存放
hash索引（默认）

文件

xxx.sdi：存储表结构信息

1	2022/08/01 16:43 2,414 my_memory_4106.sdi

区别及特点

特点	`InnoDB`	`MyISAM`	`Memory`
存储限制	`64TB`	有	有
食物安全	支持	-	-
锁机制	行锁	表锁	表锁
`B+tree`索引	支持	支持	支持
`Hash`索引	-	-	支持
全文索引	支持(5.6版本以后)	支持	-
空间使用	高	低	N/A
内存使用	高	低	中等
批量插入速度	低	高	高
支持外键	支持	-	-

InnoDB引擎与MyISAM引擎的区别 ?
①. InnoDB引擎, 支持事务, 而MyISAM不支持。
②. InnoDB引擎, 支持行锁和表锁, 而MyISAM仅支持表锁, 不支持行锁。
③. InnoDB引擎, 支持外键, 而MyISAM是不支持的。
主要是上述三点区别，当然也可以从索引结构、存储限制等方面，更加深入的回答，具体参考如下官方文档：
https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/innodb-introduction.html
https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/myisam-storage-engine.html

存储引擎选择

在选择存储引擎时，应该根据应用系统的特点选择合适的存储引擎。对于复杂的应用系统，还可以根据实际情况选择多种存储引擎进行组合。

InnoDB: 是Mysql的默认存储引擎，支持事务、外键。如果应用对事务的完整性有比较高的要求，在并发条件下要求数据的一致性，数据操作除了插入和查询之外，还包含很多的更新、删除操作，那么InnoDB存储引擎是比较合适的选择。
MyISAM ：如果应用是以读操作和插入操作为主，只有很少的更新和删除操作，并且对事务的完整性、并发性要求不是很高，那么选择这个存储引擎是非常合适的。
MEMORY：将所有数据保存在内存中，访问速度快，通常用于临时表及缓存。MEMORY的缺陷就是对表的大小有限制，太大的表无法缓存在内存中，而且无法保障数据的安全性。

mysql系列VII-存储引擎

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引擎层

存储层

存储引擎介绍

建表时指定存储引擎

查询当前数据库支持的存储引擎

示例演示

查询建表语句 — 默认存储引擎: `InnoDB`

查询当前数据库支持的存储引擎

创建表 `my_myisam` , 并指定`MyISAM`存储引擎

创建表 `my_memory` , 指定`Memory`存储引擎

存储引擎特点

`InnoDB`

介绍

特点

文件

逻辑存储结构

`MyISAM`

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`Memory`

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区别及特点

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创建表 my_myisam , 并指定MyISAM存储引擎

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