Mysql的Innodb引擎

一、InnoDB引擎的逻辑数据结构

1.表空间（idb文件），一个mysql实例可以有多个表空间，用于存储记录，索引结构等等

2.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+数的叶子节点，索引段即为B+数的非叶子节点。段用来管理多个Extent（区）

3.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

4.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

5.行，innodb存储引擎数据是按行进行存放的

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a.Trx_id（隐藏字段）:每次对某行记录进行事务操作时，都会把对应的事务ID赋值到这个字段中
b.Roll_point（隐藏字段）:每次对某行记录进行修改时，都会把旧的版本写入到undolog中，然后这个隐藏列就相当于一个指针，可以通过它来找到修改前的信息
c.version_id(隐藏字段)：如果表有主键索引就不会有这个隐藏字段，如果没有系统会在底层默认加上这个字段做隐藏的主键索引

二、InnoDB的内存架构

内存架构主要组成有：

1.Buffer Pool

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2.Change Buffer

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3.Log Buffer

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4.自适应Hash索引

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5.InnoDB的后台线程

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三、InnoDB的事务原理

我们都知道关系型数据库的事务遵循的原则是：ACID，原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Duration)。

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，必须所有的的数据都保持一致状态

隔离性(Isolation)：数据库提供隔离机制，保证事务不受并发操作影响下能独立运行

持久性(Duration)：事务一旦提交或回滚，在数据库中的数据的改变是永久的

原子性，一致性，持久性这三个特性是通过redolog，undolog两个文件来保证的，而隔离性是通过锁，MVCC多版本控制来实现的

1.持久性实现原理

redoLog（重做日志）：记录事务提交时候数据页的物理修改，及修改后的值是什么样子的，是用来实现事务的的持久性。

该日志文件是由两部分组成，重做日志缓冲（redo log buffer），重做日志文件（redo log file），前者是在内存中，后者是在磁盘中。当事务提交之后会把事务修改的所有信息都存在该日志中，用于刷新脏页到磁盘，出现数据错误时进行回滚。

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流程
执行update，delete操作的时候，会先将数据从idb文件中缓冲到Buffer pool中。然后将变更的数据页先写到Redo log buffer和buffer pool中，然后当update，delete操作commit提交的时候，将内存中Redo log buffer内容写到磁盘的redo log file文件中，以及将buffer pool的变更数据写入idb中，如果buffer pool数据与idb数据出现不一样的时候，就根据redo log file去更新idb数据，保证数据一致性。整个流程先写redo log buffer的操作就叫做WAL。
从性能上来说WAL，这种日志追加的是磁盘顺序IO，性能会比直接写buffer pool然后刷新到磁盘中的这种随机磁盘IO性能高。

使用这种buffer pool的原因：
1.直接写磁盘的随机IO性能差，而写磁盘log日志追加方式的顺序IO性能高。
2.buffer pool 是缓存层，其实就是为了让数据库抗住更高的并发。

2.原子性实现原理

undoLog（重做日志）：回滚日志，用于记录数据被修改前的样子，作用包含两个：提供回滚和MVCC多版本控制。
undolog与redolog记录物理日志不一样，它是一种逻辑日志，记录逻辑操作。例如当我们进行delete操作的时候，undolog会记录一条对应的insert操作，当我们记录update stu set a=1 where id= 1时，undolog会记录一条update stu set a = 0 where id = 1的操作，如果操作进行rooback回滚的时候，直接根据Trx_ID去进行回滚从而保证原子性。
undolog销毁：undolog在事务执行时产生，事务提交时并不会立即删除undolog中的信息，因为还会被用于MVCC多版本控制。
undolog存储：undolog采取Segment（段）的方式管理和记录，存在之前说的RollBack Segment（回滚段中），内部包含1024个回滚段。

3.一致性实现原理

一致性实现原理，其实就是根据undoLog与redoLog保证增删改查，事务提交与回滚前后磁盘idb数据与内存中的buffer pool数据的一致性。

4.隔离性实现原理

事务的隔离性是通过：readview+ MVCC + undoLog + 锁 四种技术共同实现的。
readView
ReadView（读视图）是快照读SQL执行MVCC提取数据的依据，记录并维护当前活跃的事务（未提交）ID。
ReadView包含四个核心字段（隐藏）：

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ReadView生成规则：

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不同隔离级别，生成的ReadView的时机也不同：
RC（read commit）：针对某行数据在事务中每次执行（每次读）的时候生成快照读ReadView
RR（read repeated）：仅在某行数据第一次读的时候生成快照读ReadView

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所以事务的隔离性实现原理

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总结

InnoDB的引擎结构介绍，让我们更加清晰的了解是如何实现InnoDB的相关的一些特性的。