mysql--InnoDB存储引擎--架构和事务

MySQL进阶篇

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架构

1、逻辑结构

InnoDB 逻辑存储单元主层级关系图：

1、表空间

表空间是InnoDB存储引擎逻辑结构的最高层， 如果用户启用了参数 innodb_file_per_table(在
8.0版本中默认开启) ，则每张表都会有一个表空间（xxx.ibd），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。

2、段

段，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）。

3、区

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

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

行，InnoDB 存储引擎数据是按行进行存放的。在行中，默认有两个隐藏字段：   
**```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：每次对某条引记录进行改动时，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。```**

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总结：

个人理解：表空间表示一本书，段表示书中的章节，区表示每章节的小节，页表示书的每一页，行就是每页的每行数据。表空间里有多个段，一个段包含256个区，一个区包含64个页，一个页为16K。

2、架构

2、1 内存架构

内存架构由四个部分组成，缓存池（Buffer Pool）, 更改缓冲区（Change Buffer）, 日志缓存区（Log Buffer）, 自适应哈希索引。

2、2 磁盘架构

1). System Tablespace
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表空间中创建 的，它也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
系统表空间，默认的文件名叫 ibdata1 。
2). File-Per-Table Tablespaces
如果开启了innodb_file_per_table开关 ，则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。

    开关参数：innodb_file_per_table ，该参数默认开启。

3). General Tablespaces
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。

   创建表空间：CREATE TABLESPACE ts_name ADD DATAFILE 'file_name' ENGINE = engine_name;创建表时指定表空：CREATE TABLE xxx ... TABLESPACE ts_name;

4). Undo Tablespaces
撤销表空间，MySQL实例在初始化时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。

5). Temporary Tablespaces
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。

6). Doublewrite Buffer Files
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。

7). Redo Log
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，后者在磁盘中。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。

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3、事务

3、1事务基础

（1）事务

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。 通俗讲就是一组逻辑sql

（2）特性

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(提交完成后)， 必须使所有的数据都保持一致状态

隔离性（Isolation）：数据库系统提供的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的独立环境下运行。不受外部环境影响而进行事务的执行

持久性（Durability）： 事务一旦提交或回滚，它对数据库中的数据的改变就是永久的。

实际上，我们研究事务的原理，就是研究MySQL的InnoDB引擎是如何保证事务的这四大特性的。

而对于这四大特性，实际上分为两个部分。 其中的原子性、一致性、持久化，实际上是由InnoDB中的两份日志来保证的，一份是 redo log日志，一份是undo log日志。 而持久性是通过数据库的锁， 加上MVCC来保证的。

在理解事务原理的时候，主要就是来研究一下redolog，undolog以及MVCC。

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