Mysql进阶-InnoDB引擎

Mysql支持多种存储引擎。这里记录最常用的InnoDB存储引擎

逻辑存储结构

• 表空间：一个mysql实例可以对应多个表空间，用于存储记录、索引等数据。（在电脑上就是那个后缀为idb文件）在Mysql8.0之前，记录文件使用.MYD 后缀，索引文件使用.MYI 后缀，表结构使用.frm 后缀。在Mysql8.0之后，表的记录、索引、表结构都存储在同一个 .ibd 文件中。
  

• 段：分为数据段、索引段、回滚段，InnoDB是索引组织表，数据段就是B+树的叶子节点，索引段即为B+树的非叶子节点。段用来管理多个区。

• 区：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：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：InnocentDB存储数据是按行进行存放的。

Trx_id：每次对某条记录进行改动时，都会把对应的事务id赋值给trx_id隐藏列。
Rollpointer：每次对某条引记录进行改动时，都会把旧的版本写入到undo日志中，然后这个隐藏列就相当于一个指针，可以通过它来找到该记录修改前的信息。

事务的原理

概念：是一组操作的集合，是不可分割的整体，事务会将所有操作一起向系统提交或撤销。这些操作要么同时成功，要么同时失败。

特性

• 原子性（Atomicity)：事务是不可分割的最小操作单元，要么全部成功，要么全部失败。
• 一致性(Consistency)：事务完成时，必须使所有的数据都保持一致状态。
• 隔离性（lsolation)：数据库系统提供的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的独立环境下运行。
• 持久性（Durability)：事务一旦提交或回滚，它对数据库中的数据的改变就是永久的。

  事务的原子性、一致性、持久性的实现原理都是基于redo log和undo log这两个日志来实现的。
  事务的隔离性是依托于锁和 MVCC来实现的。

redo log

redo log(重做日志): 它保证了事务的持久性。

记录的是事务提交时数据页的物理修改，是用来实现事务的持久性。
该日志文件由两部分组成︰

1. 重做日志缓冲（redo log buffer)：在内存中。
2. 重做日志文件（redo log file) ：在磁盘中。当事务提交之后会把所有修改信息都存到该日志文件中,用于在刷新脏页到磁盘,发生错误时，进行数据恢复使用。
   

  如果我们没有重做日志，当将内存中的脏数据刷新到磁盘中时，出现错误。那么就会出现数据的丢失（因为事务已经提交了）

  有了重做日志后，提交事务之后，我们会将数据页的变化保存到 redolog buffer。然后将日志刷新到磁盘中，用于在刷新脏数据页到磁盘，发生错误的时候，进行数据恢复使用。

undo log

undo log（回滚日志）：用于实现事务的原子性。

用于记录数据被修改前的信息，作用包含两个:

1. 提供回滚。
2. MVCC(多版本并发控制)。

undo log和redo log记录物理日志不一样，它是逻辑日志。

例子：
	可以认为当delete一条记录的，Undo log中会记录一条对应的insert记录，（就是说，我事务中删除了一个记录，那么当我回滚的时候，需要将其恢复过来，就得使用一个insert语句将其插入）反之亦然，
	当update一条记录时，它记录一条对应相反的update记录（update是记录两个操作，一个是删除更改的数据，插入原有的数据）。当执行rollback时，就可以从undo log中的逻辑记录读取到相应的内容并进行回滚。

Undo log销毁：
  undo log在事务执行时产生，事务提交时，并不会立即删除undo log，因为这些日志可能还用于MVCC。
具体的是：

1. 当insert的时候，产生的undo log日志只在回滚时需要，在事务提交后，可被立即删除。
2. 而update、delete的时候，产生的undo log日志不仅在回滚时需要，在快照读（普通select）时也需要，不会立即被删除。

Undo log存储：
  undo log采用段的方式进行管理和记录，存放在前面介绍的 rollback segment 回滚段中，内部包含1024个undo logsegment。

MVCC

  全称 Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制。指维护一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突，快照读为MySQL实现MCC提供了一个非阻塞读功能。MVCC的具体实现，还需要依赖于数据库记录中的三个隐式字段、undo log日志、readView。

当前读

  读取的是记录的最新版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。对于我们日常的操作，如:select ... lock in share mode(共享锁)，select .. for update、update、insert、delete(排他锁)都是一种当前读。（在使用锁的场景下，都是当前读）

快照读

  简单的select(不加锁）就是快照读，快照读读取的是记录数据的可见版本，有可能是历史数据，不加锁，是非阻塞读。

• Read Committed：每次select，都生成一个快照读。
• Repeatable Read：开启事务后第一个select语句才是快照读的地方。
• Serializable：快照读会退化为当前读。

例子：（mysql默认隔离级别下，RR）

  例子中，在RR隔离级别下，我们只有事务都提交之后，才能看到他们各自修改的数据。也就是说，在他们自己的事务中，是快照读。

三个隐式字段

在创建表的时候，InnoDB引擎会给我们表添加三个隐藏字段：

• DB_TRX_ID：最近修改事务ID，记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID。
• DB_ROLL_PTR：回滚指针，指向这条记录的上一个版本，用于配合undo log，指向上一个版本。
• DB_ROw_ID：隐藏主键，如果表结构没有指定主键，将会生成该隐藏字段。

如何查看这个隐藏的字段？
  在var/lib/mysql/数据库名称目录下的找到对应表的ibd文件，使用ibd2sdi 表名.ibd就可以查看到每个字段，包括隐藏的字段。

undo log版本链

  不同事务或相同事务对同一条记录进行修改，会导致该记录的undolog生成一条记录版本链表，链表的头部是最新的旧记录，链表尾部是最早的旧记录。

read view

作用：
  是快照读SQL执行时MVCC提取数据的依据（判断当前事务读取的是undo log版本链中的哪一条数据），他记录并维护系统当前活跃的事务id。

ReadView的四个核心字段：

• m_ids：当前活跃的事务ID集合
• min_trx_id：最小活跃事务ID
• max_trx_id：预分配事务ID，当前最大事务ID+1（因为事务ID是自增的)
• creator_trx_id：ReadView创建者的事务ID

版本链数据访问规则：

不同的隔离级别，生成ReadView的时机不同:

• READ COMMITTED：在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。
• REPEATABLE READ：仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView，后续复用该ReadView。

  这里我强烈推荐一位大佬的文章：看一遍就理解：MVCC原理详解，看里边的例子就很容易的理解MVCC的工作原理。

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