MySQL8.0: Serialized Dictionary Information(SDI) 浅析

SDI是Serialized Dictionary Information的缩写，是MySQL8.0重新设计数据词典后引入的新产物。我们知道MySQL8.0开始已经统一使用InnoDB存储引擎来存储表的元数据信息，但对于非InnoDB引擎，MySQL提供了另外一中可读的文件格式来描述表的元数据信息，在磁盘上以 $tbname.sdi的命名存储在数据库目录下。

你可以基于sdi文件来对非事务引擎表进行导出，导入操作，具体参阅官方文档

而对于InnoDB表没有创建sdi文件，而是将sdi信息冗余存储到表空间中（临时表空间和undo表空间除外）。

既然已经有了新的数据词典系统，为什么还需要冗余的sdi信息呢，这主要从几个方面考虑：

• 当数据词典损坏时，实例可能拒绝启动，在这种情况下我们可以通过冗余的sdi信息，将数据拷贝到另外一个实例上，并进行数据重建
• 可以离线的查看表的定义
• 可以基于此实现简单的数据转储
• MySQL Cluster/Ndb也可能依赖ＳＤＩ信息进行元数据同步

官方提供了一个工具叫做ibd2sdi，在安装目录下可以找到，可以离线的将ibd文件中的冗余存储的sdi信息提取出来，并以json的格式输出到终端。

ibd2sdi工具的使用文档

相关worklog: WL#7069

下面简单的试玩下：

root@test 02:59:12>create table t1 (a int primary key, b char(10));
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)

通过ibd2sdi查看ibd文件

$bin/ibd2sdi data/test/t1.ibd
// 默认情况下打印所有信息
// 包含所有的列，索引的各个属性

也可以查询部分信息：

$bin/ibd2sdi --skip-data data/test/t1.ibd
["ibd2sdi"
,
{
        "type": 1,
        "id": 701
}
,
{
        "type": 2,
        "id": 235
}
]


$bin/ibd2sdi --id 235 data/test/t1.ibd
["ibd2sdi"
,
{
        "type": 2,
        "id": 235,
        "object":
                {
    "mysqld_version_id": 80011,
    "dd_version": 80011,
    "sdi_version": 1,
    "dd_object_type": "Tablespace",
    "dd_object": {
        "name": "test/t1",
        "comment": "",
        "options": "",
        "se_private_data": "flags=16417;id=212;server_version=80011;space_version=1;",
        "engine": "InnoDB",
        "files": [
            {
                "ordinal_position": 1,
                "filename": "./test/t1.ibd",
                "se_private_data": "id=212;"
            }
        ]
    }
}
}
]

当然还有很多其他的选项(ib2sdi --help)，感兴趣的可以自行把玩。

首先ibd文件的第一个page中标记了是否存在sdi信息:FSP_FLAGS_POS_SDI，如果是从老版本(例如5.7)
物理恢复过来的数据，该标记位是未设置的。

在建表时，sdi相关堆栈如下：

ha_innobase::create
|--> innobase_basic_ddl::create_impl
    |--> create_table_info_t::create_table
        |--> create_table_info_t::create_table_def
            |--> row_create_table_for_mysql
                |--> dict_build_table_def
                    |--> dict_build_tablespace_for_table
                        |--> btr_sdi_create_index

btr_sdi_create_index:

• 从代码来看,sdi index也是按照一个普通btree的标准函数(btr_create)来创建的，但其对应的page类型为FIL_PAGE_SDI

• 内存中有一个和tablespace_id对应的dict_table_t对象，称作sdi table(dict_sdi_get_table), 表上包含４个列：

  • type
  • id
  • compressed_len
  • uncompressed_len
  • data(blob
• sdi table的table_id从tablespace id中生成(dict_sdi_get_table_id)
• sdi table上包含一个索引，索引列为(type, id), ref: dict_sdi_create_idx_in_mem
• sdi pindex的root page no及sdi版本号被写到表空间的第一个page中(fsp_sdi_write_root_to_page)
• 另外在之前版本中ibd文件的初始化大小为４个page，而到了8.0版本变成了7个page(FIL_IBD_FILE_INITIAL_SIZE)，包括：

0: file space header
1: insert buffer bitmap
2: inode page
3: sdi index page
4: index page
5: freshly allocated page
6: freshly allocated page

在创建完table对象后，需要更新全局数据词典(create_table_info_t::create_table_update_global_dd)

写入tablespace信息到sdi中

innobase_basic_ddl::create_impl
|--> create_table_info_t::create_table_update_global_dd
    |--> dd_create_implicit_tablespace
        |--> create_dd_tablespace
            |--> dd::cache::Dictionary_client::store
                |--> dd::cache::Storage_adapter::store
                    |--> dd::sdi::store
                        |--> dd::sdi_tablespace::store_tsp_sdi
                            |--> dict_sdi_set

id=220

写入table信息到sdi中，包含了完整表的定义，每个列的属性信息等

ha_create_table
|-->dd::cache::Dictionary_client::update 
    |-->dd::cache::Storage_adapter::store
        |-->dd::sdi::store
            |-->dd::(anonymous namespace)::with_schema operator() 
                    |--> dd::sdi_tablespace::store_tbl_sdi
                        |--> apply_to_tablespaces //sdi_tablespace.cc:140
                            |--> ...
                                |--> dict_sdi_set

• Server层提供的sdi接口：

[$/MySQL_8.0/sql/dd/impl]
$ls * | grep sdi
sdi_api.cc
sdi.cc
sdi_file.cc
sdi.h
sdi_impl.h
sdi_tablespace.cc
sdi_tablespace.h
sdi_utils.h

• 构建sdi序列化词典信息的入口函数: dd::serialize, 这里会产生一个字符串，存储sdi信息
• 调用innodb接口函数dict_sdi_set，将数据插入到其sdi index中，接口使用innodb api/api0api.cc（之前只由memcached使用）
• 实际存储的数据是经过压缩的，压缩算法为zlib(Sdi_Compressor)
• 向ibd中写入记录(ib_sdi_set)，如果存在duplicate key，则更新记录
• 之前介绍过sdi index中存在lob字段，其外部存储页的类型为FIL_PAGE_SDI_BLOB或者FIL_PAGE_SDI_ZBLOB
• 当使用general tablespace时，sdi index中会存储多条数据