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
分为数据段(Leaf node segment)、索引段(Non-leaf node segment)、回滚段(Rollback segment),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Extent(区)
表空间的单元结构,每个区的大小为1M,默认情况下,InnoDB存储引擎也大小为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
InnoDB存储引擎数据是按行进行存放的
左侧为内存结构、右侧为磁盘结构
缓冲池是内存中的一个区域,里面可以存放磁盘上经常操作的真实数据,在执行增删改查操作时,先操作缓冲池中的数据(若缓冲池没有数据,则从磁盘加载并缓存),然后再以一定频率刷新到磁盘,从而减少磁盘IO,加快处理速度
缓冲池以Page页为单位,地城采用链表数据结构管理Page。根据状态,将Page分为三种类型:
更改缓冲区(针对于非唯一二级索引页),在执行DML语句时,如果这些数据Page没有在Buffer pool中,不会直接操作磁盘,而会将数据变更存在更改缓冲区Change Buffer中,在未来数据被读取时,再将数据合并恢复到Buffer Pool中,再将合并后的数据刷新到磁盘中。
Change Buffer的意义:
与聚集索引不同,二级索引通常是非唯一的,并且以相对随机的顺序插入二级索引。同样,删除和更新可能会影响索引树中不相邻的二级索引页,如果每一次都操作磁盘,会造成大量的磁盘IO。有了ChangeBuffer之后,我们可以在缓冲池中进行合并处理,减少磁盘IO
自适应hash索引,用于优化对Buffer Pool数据的查询。InnoDB存储引擎会监控对表上个索引页的查询,如果观察到hash索引可以提升速度,则建立hash索引,称之为自适应hash索引
自适应哈希索引,无需人工干预,是系统根据情况自动完成
参数:adaptive_hash_index
-- 查看开关
show variables like '%hash_index%';
日志缓冲区,用来保存要写入的磁盘中的log日志数据(redo log、undo log),默认大小为16MB,日志缓冲区的日志会定期刷新到磁盘中。如果需要更新、插入或删除许多行的事务,增加日志缓冲区的大小可以节省磁盘I/O
参数:
值的解读:
系统表空间是更改缓冲区的存储区域。如果表是在系统表空间而不是每个表文件或通用空间中创建的,它可能包含表和索引数据。(在MySQL5.x版本中还包含InnoDB数据字典、undolog等)
参数:innodb_data_file_path
每个表的文件表空间包含单个InnoDB表的数据和索引,并存储在文件系统上的单个数据文件中
参数:innodb_file_per_table
通用表空间,需要通过CREATE TABLESPACE 语法创建通用表空间,在创建表时,可以指定该表空间
CREATE TABLESPACE tablespace_name
[ADD DATAFILE 'file_name']
[FILE_BLOCK_SIZE = value]
[ENGINE [=] engine_name]
撤销表空间,MySQL实例在初始化会自动创建两个默认的undo表空间(初始大小16M),用于存储undo log日志
InnoDB使用会话临时表空间和全局临时表空间,存储用户创建的临时表等数据
双写缓冲区,InnoDB引擎将数据页从Buffer Pool刷新到磁盘前,先将数据页写入双写缓冲区文件中,便于系统异常时恢复数据。
#ib_xx_xx.dblwr文件
重做日志,是用来实现事务的持久性。该日志文件由两部分组成:重做日志缓冲(redo log buffer)以及重做日志文件(redo log),前者是在内存中,后者是磁盘中。当事务提交之后会把所有修改信息都会存到该日志中,用于在刷新脏页到磁盘时,发生错误时,进行数据恢复使用。
以循环方式写入重做日志文件,涉及两个完美:ib_logfile1、ib_logfile2
Master Thread
核心后台线程,负责调度其它线程,还负责将缓冲池中的数据异步刷新到磁盘中,保持数据的一致性,还包括脏页的刷新、合并插入缓存、undo页的回收
IO Thread
在InnoDB存储引擎中大量使用了AIO(异步IO)来处理IO请求,这样可以极大地提高数据库的性能,而IO Thread主要负责这些IO请求的回调
线程类型 | 默认个数 | 职责 |
---|---|---|
Read Thread | 4 | 负责读操作 |
Write Thread | 4 | 负责写操作 |
Log Thread | 1 | 负责将日志缓冲区刷新到磁盘 |
Insert Buffer Thread | 1 | 负责将写缓冲区内容刷新到磁盘 |
查看InnoDB引擎状态SHOW ENGINE INNODB STATUS;
Purge Thread
主要用于回收事务已经提交了的undo log,在事务提交之后,undo log 可能不用了,就用它来回收
Page Cleaner Thread
协助Master Thread 刷新脏页到磁盘的线程,它可以减轻Master Thread的工作压力,减少阻塞
事务是一组操作的集合,它是一个不可分割的工作单位,事务会把所有的操作作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求,即这些操作要么同时成功,要么同时失败
特性:
原子性、一致性、持久性是由 redo log、undo log保证的,
隔离性是由锁和MVCC保证的
重做日志,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:重做日志(redo log buffer)以及重做日志文件(redo log file),前者是在内存中,后者在磁盘中。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
回滚日志,用于记录数据别修改前的信息,作用包含两个:提供回滚和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。可以认为当delete一条记录时,undo log中会记录一条对应的insert 记录,反之亦然,当update一条记录时,它记录一条对应相反的update记录。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
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 log segment
当前读
读取的是记录的最新版本,读取时还有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。对于日常操作,如:
select … lock in share mode (共享锁),select … for update、insert、delete (排它锁)都是一种当前读
快照读
简单的select(不加锁)就是快照读,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
MVCC
全称 Multi-Vsersion 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MVCC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
在表中,除了我们自己定义的字段外,InnoDB还为我们添加了三个隐式字段(我们看不到)
隐藏字段 | 含义 |
---|---|
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 |
回滚日志,在insert、update、delete的时候产生的便于数据回滚的日志
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
而update、delete的时候,产生的undo log日志不仅在回滚时需要,在快照读时也需要,不会立即被删除
执行流程是: 开启事务 -> undo log记录 -> 修改
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-JRYeGiHl-1663405104968)(\image\undo log 版本链.png)]
不同事务或相同事务对一条记录进行修改,会导致该记录的undo log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。
当事务读取数据时,怎么知道应该读那条记录,这就需要ReadView组件来解决了
ReadView(读视图)是快照读SQL执行时MVCC提取数据时的依据,记录并维护系统当前活跃的事务(未提交)id
ReadView中包含四个核心字段
字段 | 含义 |
---|---|
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:
trx_id: 代表当前事务ID(db_trx_id)
不同的隔离级别,生成ReadView的时机不同