InnoDB存储引擎文件

MySql中每个表存储引擎都有自己独有的文件，InnoDB存储引擎相关的文件主要包括：重做日志文件，表空间文件。

1、表空间文件

InnoDB采用将存储的数据按表空间（tablespace）进行存放的设计。在默认配置下会有一个初始大小为10MB，名为ibdata1的文件。该文件就是默认的表空间文件（tablespace file），用户可以通过参数innodb_data_file_path对其进行设置.

mysql> show variables like 'innodb_data_file_path';
+-----------------------+------------------------+
| Variable_name         | Value                  |
+-----------------------+------------------------+
| innodb_data_file_path | ibdata1:10M:autoextend |
+-----------------------+------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

用户可以通过多个文件组成一个表空间，同时制定文件的属性。
innodb_data_file_path=/db/ibdata1:200M;/dr2/db/ibdata2:2000M:autoextend
这里/db/ibdata1和/dr2/db/ibdata2两个文件用来组成表空间。若这两个文件位于不同的磁盘上，磁盘的负载可能被平均，因此可以提高数据库的整体性能。同时，两个文件的文件名后都跟了属性，表示文件ibdata1大小为200M, ibdata2大小为20000M，如果用完了这2000M，该文件可以自动增长（autoextend）。

设置innodb_data_file_path参数后，所有基于InnoDB存储引擎的表的数据都会记录到该共享表空间中。若设置了擦拭农户innodb_file_per_table,则用户可以将每个基于InnoDB存储引擎的表产生一个独立表空间。
独立表空间的命名规则为:表名.ibd。通过这样的方式，用户不用将所有数据都存放于默认的表空间中。
这些单独的表空间仅仅存储该表的数据、索引和插入缓冲BITMAP等信息，其余信息还是存放在默认的表空间中。
默认该参数是关闭的。

mysql> show variables like 'innodb_file_per_table';
+-----------------------+-------+
| Variable_name         | Value |
+-----------------------+-------+
| innodb_file_per_table | OFF   |
+-----------------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

下图显示了InnoDB存储引擎对于文件的存储方式：

2、重做日志文件

在默认情况下，在InnoDB存储引擎的数据目录下会有两个名为ib_logfile0和ib_logfile1的文件。在MySql官方手册中将其称为InnoDB存储引擎的日志文件，不过更准确的定义应该是重做日志文件(redo log file)。
重做日志文件对于InnoDB存储引擎很重要，它们记录了对于InnoDB存储引擎的事务日志。

当实例或介质（media failure）时，重做日志文件就派上用场了。例如，数据库由于所在主机掉电导致实例失败，InnoDB存储引擎会使用重做日志恢复到掉电前的时刻，以此来保证数据的完整性。

每个InnoDB存储引擎至少有1个重做日志文件组，每个文件组下至少有2个重做日志文件，如默认的ib_logfile0和ib_logfile1。

root@TryHard:~# find / -name ib_logfile*;
/var/lib/mysql/ib_logfile1
/var/lib/mysql/ib_logfile0

为了得到更高的可靠性，用户可以设置多个镜像日志组，将不同的文件组放在不同的磁盘上，以此提高日志的高可用性。在日志组中每个重做日志文件的大小一致，并以循环写入的方式运行。InnoDB存储引擎先写重做日志文件1，当达到文件的最后时，会切换至重做日志文件2，再当重做日志文件2也被写满时，会再切换到重做日志文件1中。下图显示了一个拥有3个重做日志文件的重做日志文件组。

下面参数影响着重做日志文件的属性：
(1)innodb_log_file_size
(2)innodb_log_files_in_group
(3)innodb_mirrored_log_groups
(4)innodb_log_group_home_dir

参数innodb_log_file_size指定每个重做日志文件的大小。在InnoDB1.2.x版本之前，重做日志文件总的大小不得大于等于4GB，而1.2.x版本将该显示扩大为512GB。
参数innodb_log_files_in_group指定了日志文件组中重做日志文件的数量，默认为2.
参数innodb_mirrored_log_groups指定了日志镜像文件组的数量，默认为1，表示只有一个日志文件组，没有镜像。如果磁盘本身已经做了高可用的方案，如磁盘阵列，那么可以不开启重做日志镜像的功能。
参数innodb_log_goup_home_dir指定了日志文件组所在路径，默认为./，表示在MySql数据库的数据目录下。

mysql> show variables like 'innodb%log%';
+--------------------------------+---------+
| Variable_name                  | Value   |
+--------------------------------+---------+
| innodb_flush_log_at_trx_commit | 1       |
| innodb_locks_unsafe_for_binlog | OFF     |
| innodb_log_buffer_size         | 8388608 |
| innodb_log_file_size           | 5242880 |
| innodb_log_files_in_group      | 2       |
| innodb_log_group_home_dir      | ./      |
| innodb_mirrored_log_groups     | 1       |
+--------------------------------+---------+
7 rows in set (0.00 sec)

重做日志文件的大小设置对于InnoDB存储引擎的性能有着非常大的影响。一方面重做日志不能设置的太大。如果设置的很大，在恢复时可能需要很长的时间；另一方面又不能设置的太小了，否则可能导致一个事务的日志需要多次切换重做日志文件。此外，重做日志文件太小会导致频繁地发生async checkpoint,导致性能的抖动。
因为重做日志有一个capacity变量，该值代表了最后的检查点不能超过这个阀值，如果超过则必须将缓冲池中脏页列表中的部分脏数据页写回磁盘，这时会导致用户线程的阻塞。

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重做日志也是记录事务日志，那么它和二进制日志有什么区别?

首先，二进制日志会记录所有与MySql数据库有关的日志记录，包括InnoDB，MyISAM，Heap等其它存储引擎的日志。而InnoDB存储引擎的重做日志只记录有关该存储引擎本身的事务日志。

其次，记录的内容不同。无论用户将二进制日志文件记录的格式设置为STATEMENT还是ROW，又或者是MIXED，其记录的都是关于一个事务的具体操作内容，即该日志是逻辑日志。而InnoDB存储引擎的重做日志文件记录的是关于每个页的更改的物理情况。

最后，写入的时间也不同，二进制日志文件仅在事务提交前进行提交，即只写磁盘一次，不论这时该事务多大。而在事务进行的过程中，却不断有重做日志条目被写入重做日志文件中。

在InnoDB存储引擎中，对于各种不同的操作有着不同的重做日志格式。到InnoDB1.2.x版本为止，总共定义了51种重做日志类型。虽然各种重做日志的类型不同，但是他们有着基本的格式，下表显示了重做日志条目的结构：

重做日志条目由4个部分组成：
redo_log_type占用1个字节，表示重做日志的类型。
space表示表空间的ID，但采用压缩的方式，因此占用的空间可能小于4字节。
page_no表示页的偏移量，同样采用压缩的方式
redo_log_body表示每个重做日志的数据部分，恢复时需要调用相应的函数进行解析。

写入重做日志文件的操作不是直接写，而是先写入一个重做日志缓冲(redo log buffer)中，然后按照一定的条件顺序地写入日志文件。下图显示了重做日志的写入过程。

从重做日志缓冲往磁盘写入时，是按512字节，也就是一个扇区的大小进行写入。因为扇区是写入的最小单位，因此可以保证写入必定是成功的。因此在重做日志的写入过程中不需要有doublewrite。

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前面说，从日志缓冲写入磁盘上的重做日志文件是按一定条件进行的，那么这些条件有哪些呢？
主线程每秒会将重做日志缓冲写入磁盘的重做日志文件中，不论事务是否已经提交。
另一个触发写磁盘的过程是由参数innodb_flush_log_at_trx_commit控制，表示在提交操作时，处理重做日志的方式。

mysql> show variables like 'innodb_flush_log_at_trx_commit';
+--------------------------------+-------+
| Variable_name                  | Value |
+--------------------------------+-------+
| innodb_flush_log_at_trx_commit | 1     |
+--------------------------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

参数innodb_flush_log_at_trx_commit的有效值有0，1，2。
0代表当前提交事务时，并不将事务的重做日志写入磁盘上的日志文件，而是等待主线程每秒的刷新。
1和2不同的地方在于：1表示在执行commit时将重做日志缓冲同步写到磁盘，即伴有fsync的调用。2表示将重做日志异步写到磁盘，即写到文件系统的缓存中。因此不能完全保证在执行commit时肯定会写入重做日志文件，只是有这个动作发生。

因此为了保证事务的ACID中的持久性，必须将innodb_flush_log_at_trx_commit设置为1，也就是每当有事务提交时，就必须确保事务都已经写入重做日志文件。那么当数据库因为意外发生宕机时，可以通过重做日志文件恢复，并保证可以恢复已经提交的事务。而设置为0或2，都有可能发生恢复时部分事务的丢失。不同之处在于，设置为2时，当MySql数据库发生宕机而操作系统及服务器并没有发生宕机时，由于此时未写入磁盘的事务日志保存在文件系统缓存中，当恢复时同样能保证数据不丢失。

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总结
InnoDB存储引擎相关的文件，包括表空间文件和重做日志文件。表空间文件是用来管理InnoDB存储引擎的存储，分为共享表空间和独立表空间。
重做日志非常的重要，用来记录InnoDB存储引擎的事务日志，也因为重做日志的存在，才使得InnoDB存储引擎可以提供可靠的事务。