【MySQL | 第十一篇】InnoDB引擎

目录一、InnoDB的逻辑存储结构二、InnoDB的架构1.内存架构三、InnoDB的事务原理1.redo log2.undo log四、MVCC多版本并发控制1.基本概念2.MVCC中的三个隐式字段3.undo log版本链4.readView一、InnoDB的逻辑存储结构表空间idb文件表空间是 InnoDB 逻辑结构的最高层所有的数据、索引、甚至回滚信息都存放在表空间中。段Segment表空间是由各个段组成的。段是一个逻辑上的概念用来区分不同类型的数据。InnoDB 中的索引底层是 B 树因此段的划分和 B 树息息相关数据段 (Leaf node segment)即 B 树的叶子节点用来存放实际的数据行。索引段 (Non-leaf node segment)即 B 树的非叶子节点用来存放索引键值和指针。回滚段 (Rollback segment)用来存放 Undo Log回滚日志这是实现事务的 MVCC多版本并发控制和 Rollback回滚的关键。区Extent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Page页是 InnoDB 管理存储空间的基本单位也是磁盘 I/O 操作的最小单元。InnoDB 默认的页大小是16KB。行Row是我们在数据库里看到的一条条真实的记录。InnoDB 是面向行存储的。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。Roll_pointer:每次对某条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。二、InnoDB的架构左侧为内存结构右侧为磁盘结构1.内存架构Buffer Pool缓冲池Change Buffer更改缓冲区Change Buffer存在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。Adaptive Hash Index自适应hash索引Log Buffer日志缓冲区三、InnoDB的事务原理我们知道事务具有ACID的特性但是这几种特性的底层原理是怎么样的1.redo log事务的持久性就是由事务的redo log去保证的。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:重做日志缓冲(redo log buffer)以及重做日志文件(redo logfile)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。2.undo log事务的原子性由undo log去保证的。回滚日志用于记录数据被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rolback segment 回滚段中内部包含1024个undo logsegment.四、MVCC多版本并发控制1.基本概念当前读快照读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.2.MVCC中的三个隐式字段3.undo log版本链undo log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undolog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undolog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。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。4.readViewReadView(读视图)是快照读SQL执行时MVCC提取数据的依据记录并维护系统当前活跃的事务(未提交的)id。ReadView决定了快照读时返回版本链中的具体的那一个版本的记录。ReadView中包含了四个核心字段: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。