Mysql-存储引擎 InnoDB详解
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作者：陌北有棵树，Java 人，架构师社区合伙人！
关于 MySQL 对于后端程序员的重要性不言而喻，而 InnoDB 也已经是 MySQL 默认的存储引擎。作为我们每天打交道的存储引擎，我们对它可能需要对它有更多的了解。这样对于很多灵异事件，才能从容应对。
本次文章的内容大部分来自 MySQL8.0 的官方文档，之所以没有选择现成的资料，而去挑战自己的弱点——英语。是因为最近意识到，学习知识应该到知识的源头，可能最开始会很吃力，但我相信对于后续的技术提升一定是有帮助的。与所有希望在技术上深挖的程序员同胞共勉~
简介
首先来看官方文档对 InnoDB 的解释：
InnoDB 是一个平衡了高可用和高性能的通用存储引擎。
优势
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保护用户数据：DML 操作，通过事务来遵循 ACID 模型
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高性能：行级锁，一致性读取
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最小化主键查找的 IO：聚簇索引
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数据完整性：外键
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崩溃恢复
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在主内存缓存索引数据和缓存表
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外键
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校验机制
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只要你在设计表时选择了合适的主键，主键列 where、order by、group by、join 操作会被自动优化
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自适应哈希索引
InnoDB 架构
InnoDB 的整体架构可以分为两个部分：内存架构、磁盘架构
InnoDB 内存架构
InnoDB 在内存中主要包括下面几个部分：缓冲池、Change 缓冲区、自适应哈希索引、Log 缓冲区
【一】缓冲池
简介： 存储访问时的缓存表和索引数据。在专用服务器上，通常会为缓冲池分配 80% 的物理内存
作用： 可以快速从内存获取数据，加快了处理速度。
技术要点：
Page：为了 high-volume 的读取效率，缓冲池进一步被分为页的结构。
LRU：为了缓存的管理效率，缓冲池实现 page 间的链表，使用 LRU 算法。缓冲池使用调整后的 LRU（最近最少使用）算法，当需求添加新的 page 时，最近最少使用的 page 被清除，同时新页面被添加到链表的中间部分
这种中间点插入的策略，把链表分为两个子链表
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头部：最近被访问过的 “年轻” 页
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尾部：最近被访问的 old page
这样使新子列表中保存更重要的 page，旧子列表包含较少使用的 page，这部分 page 是被清除的候选 page
默认情况下，算法配置如下：
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旧子列表：缓冲池的 3/8
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midpoint（中间点）是新子列表尾部和旧子列表头部的交界
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当旧页被访问，会被移动到缓冲池的头部，随着数据库的运行，一直没有被访问的页会一直后移，直至最后被移除。
【二】Change Buffer
Change Buffer 是一种特殊的数据结构，当某些页面不在缓冲池中，缓存会改变二级索引 page，这可能会造成 insert，update，delete（DML）操作会与其他从缓冲池中的读操作加载的 page 合并。
不同于聚簇索引，二级索引通常不唯一，同时二级索引的插入相对随机。
同时，为了避免频繁的 IO 随机读写，当更新和删除操作时，并不会立即写入磁盘，而是会选择系统空闲时定期进行写入磁盘的操作。Change Buffer 在内存中，是缓冲池中的一部分，在磁盘中，是系统表空间的一部分。
【三】自适应哈希索引
简介： InnoDB 可以基于搜索的模式，使用索引键前缀构建哈希索引，也就是说，这个哈希索引是由经常访问的索引页面构建的。
作用： 在不牺牲事务特性和可靠性的基础上，使 InnoDB 像一个内存数据库一样工作，也就是说在一定情况下，通过这种哈希索引的方式会提升查询速度。InnoDB 中存在一种监视索引搜索的机制，但这种机制有时反倒带来额外的开销。所以在选择是否使用哈希索引前，可能需要做好基准测试，否则还是建议禁用。
InnoDB 磁盘架构
通过上面的整体架构图可以看到，InnoDB 在磁盘中存储的信息包括：各种表空间（TableSpace），Redo Log。
InnoDB 对数据存储方式的设计，主要是基于表空间的形式。表空间的种类如下图所示：
使用 InnoDB 表的限制，来自 MySQL 官方文档，感觉有些还是挺有趣的，但可能实际场景中并不会用到：
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一个表最多包含 1017 列，表示并没有创建过这样多列的表
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一个表最多可以创建 64 个二级索引
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索引键前缀长度限制为 3072 字节
Undo Log 和 Redo Log
这里还有两个 Log 区域需要关注一下：
Undo Log
Undo Log 是与事务读写关联的，主要作用在事务回滚和多版本并发控制中。
Undo Log 在回滚段中存储，回滚段在 Undo 表空间和全局临时表空间中。Undo log 被分为 insert undo log 和 update undo log。Insert undo log 只在事务回滚时需要，一旦事务提交就被丢弃。Update undo log 也被用在一致性读，在一致性读中可能需要 update undo log 的信息来生成该行数据早期的版本。
关于 undo log 的建议
定期地提交事务，包括哪些只包含一致性读的事务，否则，InnoDB 不会丢弃 update undo log 中的数据，回滚段会变得越来越大，占满空间。undo log 中回滚段的物理空间，通常小于相应插入或更新的行，可以利用这个信息计算回滚段需要的空间
Redo Log
也就是 ib_logfile0 和 ib_logfile1 两个文件
这里结合的是 MySQL 的 WAL（Write-Ahead Logging）也就是先写日志，再写磁盘，具体过程是下面这样：当有一条记录要更新，先将记录写到 redo log，并更新内存，InnoDB 会在空闲的时候，把操作记录更新到磁盘。
官方建议的最佳实践
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指定主键
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外键
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关闭自动提交
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DML 的事务进行分组
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不要用 lock table，如果希望某行的独占写，用 select … for update
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启用 innode_file_per_table
参考：MySQL 官方文档