InnoDB存儲引擎的原理和使用方法

一、MySQL邏輯架構(gòu)

1、邏輯架構(gòu)圖

基于下面的邏輯架構(gòu)圖，可以大致熟悉MySQL各個架構(gòu)組件之間的協(xié)同工作關(guān)系。

很經(jīng)典的C/S架構(gòu)風(fēng)格，即客戶端/服務(wù)端模式。

2、分層描述

• 客戶端連接

通常會進(jìn)行連接池管理，連接用戶權(quán)限認(rèn)證，安全管理等操作。

可以通過如下命令查看連接配置信息：SHOW VARIABLES LIKE '%connect%';可以看到最大連接和每個連接占用的內(nèi)存等相關(guān)配置。

• 核心功能

第二層架構(gòu)封裝MySQL一系列核心操作，查詢解析、優(yōu)化、緩存、內(nèi)置函數(shù)、觸發(fā)器、視圖等，跨存儲引擎的功能都在這一層實(shí)現(xiàn)。

• 存儲引擎

MySQL的最底層封裝，也是最核心的功能，不同的存儲引擎有不同的特點(diǎn)功能，共同點(diǎn)是處理數(shù)據(jù)的存儲和提取。

二、概念簡介

1、存儲引擎

MySQL數(shù)據(jù)庫存儲引擎是數(shù)據(jù)庫底層的架構(gòu)組件，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)引擎進(jìn)行創(chuàng)建、查詢、更新和刪除數(shù)據(jù)操作。不同的存儲引擎提供不同的存儲機(jī)制、索引技巧、鎖定水平等功能，使用不同的存儲引擎還具有不同的特點(diǎn)功能，以滿足不同場景下的業(yè)務(wù)需求。

2、支持關(guān)系

可以通過下面兩個命令查看MySQL當(dāng)前版本，和對存儲引擎的支持情況。

SELECT VERSION() ; SHOW ENGINES ;

可以看出本地環(huán)境是MySQL5.7，支持如下幾種存儲引擎：

該版本下默認(rèn)的存儲引擎是：InnoDB,功能最為豐富和強(qiáng)大，支持事務(wù)，分布式事務(wù)，事務(wù)保存點(diǎn)。

三、常見存儲引擎

1、InnoDB引擎

(1)、基本描述

InnoDB引擎是MySQL默認(rèn)的事務(wù)型引擎，使用非常廣泛，極擅長處理短期事務(wù)，具有自動崩潰恢復(fù)的特性，在日常開發(fā)中，一般都要求使用該引擎。

(2)、架構(gòu)圖解

• InnoDB架構(gòu)圖

該圖片來自MySQL官網(wǎng)文檔。

整體分三層：內(nèi)存結(jié)構(gòu)，Cache，磁盤結(jié)構(gòu)。

• 內(nèi)存結(jié)構(gòu)

內(nèi)存結(jié)構(gòu)又包括四大組件

Buffer Pool：緩沖池：是主內(nèi)存中的一個區(qū)域，在InnoDB訪問表和索引數(shù)據(jù)時會在其中進(jìn)行高速緩存，大量減少磁盤IO操作，提升效率。

Change Buffer：寫緩沖區(qū)：避免每次增刪改都進(jìn)行IO操作，提升性能。

Adaptive Hash Index：自適應(yīng)哈希索引：使用索引關(guān)鍵字的前綴構(gòu)建哈希索引，提升查詢速度。

Log Buffer：日志緩沖區(qū)：保存要寫入磁盤上的日志文件的數(shù)據(jù)，緩沖區(qū)的內(nèi)容定期刷新到磁盤。

• 磁盤結(jié)構(gòu)

Tables：數(shù)據(jù)表的物理結(jié)構(gòu)。

Indexes：索引的物理結(jié)構(gòu)。

Tablespaces：表空間，數(shù)據(jù)存儲區(qū)域。

Data Dictionary：數(shù)據(jù)字典，存儲元數(shù)據(jù)信息的表，例如表的描述，結(jié)構(gòu)，索引等。

Doublewrite Buffer：位于系統(tǒng)表空間的一個存儲區(qū)域，InnoDB在BufferPool中刷新頁面時，會將數(shù)據(jù)頁寫入該緩沖區(qū)后才會寫入磁盤。

Redo Log：記錄DML操作的日志，用來崩潰后的數(shù)據(jù)恢復(fù)。

Undo Logs：數(shù)據(jù)更改前的快照，可以用來回滾數(shù)據(jù)。

(3)、特點(diǎn)描述

• 支持事務(wù)

事務(wù)內(nèi)在執(zhí)行一組SQL語句時，要么全部成功，要么全部失敗。

• 支持分布式事務(wù)

分布式事務(wù)指即使不同操作位于不同的服務(wù)應(yīng)用上，仍然需要保證事務(wù)的特性。常見場景：訂單和庫存在不同的服務(wù)中，但卻能保持一致性。

• 支持行級鎖

加鎖時鎖定一行數(shù)據(jù)的鎖機(jī)制就是行級別鎖定(row-level)。MySQL5.7版本中只有InnoDB引擎支持。鎖定的粒度小，自然支持的并發(fā)就高，鎖定的機(jī)制也隨之變的復(fù)雜。

• 支持MVCC

多版本并發(fā)控制，通過保存數(shù)據(jù)在某個時間點(diǎn)的快照來實(shí)現(xiàn)的。這意味著一個事務(wù)無論運(yùn)行多長時間，在同一個事務(wù)里能夠看到數(shù)據(jù)一致的視圖。根據(jù)事務(wù)開始的時間不同，同時也意味著在同一個時刻不同事務(wù)看到的相同表里的數(shù)據(jù)可能是不同的。

• 支持聚簇索引

是一種對磁盤上實(shí)際數(shù)據(jù)重新組織以按指定的一個或多個列的值排序。由于聚簇索引的索引頁面指針指向數(shù)據(jù)頁面，所以使用聚簇索引查找數(shù)據(jù)幾乎總是比使用非聚簇索引快。

2、MyISAM引擎

(1)、基礎(chǔ)描述

MySQL5.1和之前版本的默認(rèn)存儲引擎，不支持事務(wù)和行級鎖，自然崩潰之后不能自動恢復(fù)。

(2)、特點(diǎn)描述

• 鎖表機(jī)制

對整張表加鎖，不針對行加鎖，讀數(shù)據(jù)加共享鎖，寫數(shù)據(jù)加排他鎖。

• 全文索引

支持全文索引，一種基于分詞創(chuàng)建的索引，可以支持復(fù)雜的檢索查詢。

3、其他引擎

在MySQL的體系中，最常使用的就是InnoDB和MyISAM引擎，其他多樣的存儲引擎可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求再去熟悉。

絮叨一句：人生苦短，編程語言更是五馬六路，這點(diǎn)令人煩躁，所以學(xué)習(xí)的時候要挑重點(diǎn)，什么是重點(diǎn)，使用最多的就是重點(diǎn)內(nèi)容。

四、存儲引擎選擇

在公司的開發(fā)規(guī)范中，一般硬性要求使用InnoDB引擎，除非有怪癖的業(yè)務(wù)InnoDB無法支持。