InnoDB的表类型,逻辑存储结构,物理存储结构

时间：2023-11-07 08:39:02

表类型

对比Oracle支持的各种表类型，InnoDB存储引擎表更像是Oracle中的索引组织表（index organized table）。在InnoDB存储引擎表中，每张表都有个主键，如果在创建表时没有显式地定义主键（Primary Key），则InnoDB存储引擎会按如下方式选择或创建主键。

  1. 首先表中是否有非空的唯一索引（Unique NOT NULL），如果有，则该列即为主键。
  2. 不符合上述条件，InnoDB存储引擎自动创建一个6个字节大小的指针。

逻辑存储结构

InnoDB存储引擎的逻辑存储结构和Oracle大致相同，所有数据都被逻辑地存放在一个空间中，我们称之为表空间（tablespace）。表空间又由段（segment）、区（extent）、页（page）组成。页在一些文档中有时也称为块（block），1 extent = 64 pages,InnoDB存储引擎的逻辑存储结构大致如图所示。

InnoDB的表类型,逻辑存储结构,物理存储结构

表空间

表空间可以看做是InnoDB存储引擎逻辑结构的最高层，所有的数据都是存放在表空间中。默认情况下InnoDB存储引擎有一个共享表空间ibdata1，即所有数据都放在这个表空间内。如果我们启用了参数innodb_file_per_table，则每张表内的数据可以单独放到一个表空间内。

对于启用了innodb_file_per_table的参数选项，需要注意的是，每张表的表空间内存放的只是数据、索引和插入缓冲，其他类的数据，如撤销（Undo）信息、系统事务信息、二次写缓冲（double write buffer）等还是存放在原来的共享表空间内。这也就说明了另一个问题：即使在启用了参数innodb_file_per_table之后，共享表空间还是会不断地增加其大小。

现在我们来做个实验，实验之前我已经将innodb_file_per_table设为ON了，看看初始共享表空间文件有多大：

show variables like 'innodb_file_per_table' \G

system ls -lh /usr/local/var/mysql/ibdata1

InnoDB的表类型,逻辑存储结构,物理存储结构

共享表空间ibdata1的大小为76M。

set autocommit=0;

update mytest set salary=0;

system ls -lh /usr/local/var/mysql/ibdata1

首先将自动提交设为0，即我们需要显式提交事务（注意，上面结束时我们并没有commit或者rollback该事务）。接着我们执行会产生大量Undo操作的语句update mytest set salary=0，完成后我们再观察共享表空间，会发现ibdata1已经增长到了114MB，这就说明了共享表空间中还包含有Undo信息。如果我rollback这个事务，ibdata1这个表空间会不会缩减至原来的58MB大小？我们接下去就来验证：

rollback;

system ls -lh /usr/local/var/mysql/ibdata1

很“可惜”，还是114MB，即InnoDB存储引擎不会在rollback时去收缩这个表空间。虽然InnoDB不会帮你回收这些空间，但是MySQL会自动判断这些Undo信息是否需要，如果不需要，则会将这些空间标记为可用空间，供下次Undo使用。master thread每10秒会执行一次full purge操作。因此很有可能的一种情况是，你再次执行上述的UPDATE语句后，会发现ibdata1不会再增大了，那就是这个原因了。

段

上图中显示了表空间是由各个段组成的，常见的段有数据段、索引段、回滚段等。InnoDB存储引擎表是索引组织的（index organized），因此数据即索引，索引即数据。那么数据段即为B+树的页节点（上图的leaf node segment），索引段即为B+树的非索引节点（上图的non-leaf node segment）。

与Oracle不同的是，InnoDB存储引擎对于段的管理是由引擎本身完成，这和Oracle的自动段空间管理（ASSM）类似，没有手动段空间管理（MSSM）的方式，这从一定程度上简化了DBA的管理。

需要注意的是，并不是每个对象都有段。因此更准确地说，表空间是由分散的页和段组成。

区

区是由64个连续的页组成的，每个页大小为16KB，即每个区的大小为1MB。对于大的数据段，InnoDB存储引擎最多每次可以申请4个区，以此来保证数据的顺序性能。

在我们启用了参数innodb_file_per_talbe后，创建的表默认大小是96KB。区是64个连续的页，那创建的表的大小至少是1MB才对啊？其实这是因为在每个段开始时，先有32个页大小的碎片页（fragment page）来存放数据，当这些页使用完之后才是64个连续页的申请。

通过一个实验来显示InnoDB存储引擎对于区的申请：

create table t1 (

　　col1 int not null auto_increment,

　　col2 varchar (7000),

　　primary key(col1)

)engine=InnoDB；

system ls -lh /usr/local/var/mysql/test/t1.ibd

创建了t1表，col2字段设为varchar(7000),这样能保证一个页中可以存放2条记录。可以看到，初始创建完t1后表空间默认大小为96KB.

页

同大多数数据库一样，InnoDB有页（page）的概念（也可以称为块），页是InnoDB磁盘管理的最小单位。与Oracle类似的是，Microsoft SQL Server数据库默认每页大小为8KB，不同于InnoDB页的大小（16KB），且不可以更改（也许通过更改源码可以）。

常见的页类型有：

  1. 数据页（B-tree Node）。
  2. Undo页（Undo Log Page）。
  3. 系统页（System Page）。
  4. 事务数据页（Transaction system Page）。
  5. 插入缓冲位图页（Insert Buffer Bitmap）。
  6. 插入缓冲空闲列表页（Insert Buffer Free List）。
  7. 未压缩的二进制大对象页（Uncompressed BLOB Page）。
  8. 压缩的二进制大对象页（Compressed BLOB Page）。

行

InnoDB存储引擎是面向行的（row-oriented），也就是说数据的存放按行进行存放。每个页存放的行记录也是有硬性定义的，最多允许存放16KB/2～200行的记录，即7992行记录。这里提到面向行（row-oriented）的数据库，那么也就是说，还存在有面向列（column-orientied）的数据库。MySQL infobright储存引擎就是按列来存放数据的，这对于数据仓库下的分析类SQL语句的执行以及数据压缩很有好处。类似的数据库还有Sybase IQ、Google Big Table。面向列的数据库是当前数据库发展的一个方向。

物理存储结构

从物理意义上来看，InnoDB表由共享表空间、日志文件组（更准确地说，应该是Redo文件组）、表结构定义文件组成。若将innodb_file_per_table设置为on，则每个表将独立地产生一个表空间文件，以ibd结尾，数据、索引、表的内部数据字典信息都将保存在这个单独的表空间文件中。表结构定义文件以frm结尾，这个是与存储引擎无关的，任何存储引擎的表结构定义文件都一样，为.frm文件。

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