存儲引擎簡介

来源:https://www.cnblogs.com/1naonao/archive/2019/11/13/11853190.html
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一.存儲引擎簡介 1、文件系統： 1.1 操作系統組織和存取數據的一種機制。 1.2 文件系統是一種軟體。 2、文件系統類型：ext2 3 4 ，xfs 數據(centos6 ext 4 centos7 xfs) 2.1 不管使用什麼文件系統，數據內容不會變化 2.2 不同的是，存儲空間、大小、速度 ...


一.存儲引擎簡介

  • 1、文件系統：
    • 1.1 操作系統組織和存取數據的一種機制。
    • 1.2 文件系統是一種軟體。
  • 2、文件系統類型：ext2 3 4 ，xfs 數據(centos6 ext 4 centos7 xfs)
    • 2.1 不管使用什麼文件系統，數據內容不會變化
    • 2.2 不同的是，存儲空間、大小、速度。
  • 3、MySQL引擎：
    • 3.1 可以理解為，MySQL的“文件系統”，只不過功能更加強大。
  • 4、MySQL引擎功能：
    • 4.1 除了可以提供基本的存取功能，還有更多功能事務功能、鎖定、備份和恢復、優化以及特殊功能

總之，存儲引擎的各項特性就是為了保障資料庫的安全和性能設計結構。

二.MySQL自帶的存儲引擎類型

MySQL 提供以下存儲引擎:
01）InnoDB
02）MyISAM
03）MEMORY
04）ARCHIVE
05）FEDERATED
06）EXAMPLE
07）BLACKHOLE
08）MERGE
09）NDBCLUSTER
10）CSV

還可以使用第三方存儲引擎:
01）MySQL當中插件式的存儲引擎類型
02）MySQL的兩個分支
03）perconaDB
04）mariaDB

#查看當前MySQL支持的存儲引擎類型
mysql> show engines
#查看innodb的表有哪些
mysql> select table_schema,table_name,engine from information_schema.tables where engine='innodb';
#查看myisam的表有哪些
mysql> select table_schema,table_name,engine from information_schema.tables where engine='myisam';
  • 1、innodb和myisam的區別

物理上的區別：

#進入mysql目錄
[root@db01~l]# cd /application/mysql/data/mysql
#查看所有user的文件
[root@db01 mysql]# ll user.*
-rw-rw---- 1 mysql mysql 10684 Mar  6  2017 user.frm
-rw-rw---- 1 mysql mysql   960 Aug 14 01:15 user.MYD
-rw-rw---- 1 mysql mysql  2048 Aug 14 01:15 user.MYI
#進入word目錄
[root@db01 world]# cd /application/mysql/data/world/
#查看所有city的文件
[root@db01 world]# ll city.*
-rw-rw---- 1 mysql mysql   8710 Aug 14 16:23 city.frm
-rw-rw---- 1 mysql mysql 688128 Aug 14 16:23 city.ibd
  • 2.innodb存儲引擎的簡介

在MySQL5.5版本之後，預設的存儲引擎，提供高可靠性和高性能。

優點:
01）事務安全（遵從 ACID）
02）MVCC（Multi-Versioning Concurrency Control，多版本併發控制）
03）InnoDB 行級別鎖定
04）Oracle 樣式一致非鎖定讀取
05）表數據進行整理來優化基於主鍵的查詢
06）支持外鍵引用完整性約束
07）大型數據捲上的最大性能
08）將對錶的查詢與不同存儲引擎混合
09）出現故障後快速自動恢復(csr)
10）用於在記憶體中緩存數據和索引的緩衝區池

innodb核心特性

重點:
MVCC
事務
行級鎖
熱備份
Crash Safe Recovery（自動故障恢復）

  • 3.查看存儲引擎

1）使用 SELECT 確認會話存儲引擎

#查詢預設存儲引擎
SELECT @@default_storage_engine;

2）使用 SHOW 確認每個表的存儲引擎

#查看表的存儲引擎
SHOW CREATE TABLE City\G 
SHOW TABLE STATUS LIKE 'CountryLanguage'\G

3）使用 INFORMATION_SCHEMA 確認每個表的存儲引擎

#查看表的存儲引擎
mysql> select table_schema,table_name,engine from information_schema.tables \G
SHOW CREATE TABLE City\G
  • 4.存儲引擎的設置

1）在啟動配置文件中設置伺服器存儲引擎

#在配置文件的[mysqld]標簽下添加
[mysqld]
default-storage-engine=<Storage Engine>

2）使用 SET 命令為當前客戶機會話設置

#在MySQL命令行中臨時設置
SET @@storage_engine=<Storage Engine>

（3）在 CREATE TABLE 語句指定

#建表的時候指定存儲引擎
CREATE TABLE t (i INT) ENGINE = <Storage Engine>;

img

三.真實企業案例

項目背景：

公司原有的架構：一個展示型的網站，LAMT，MySQL5.1.77版本（MYISAM），50M數據量。

小問題不斷：

  • 1、表級鎖：對錶中任意一行數據修改類操作時，整個表都會鎖定，對其他行的操作都不能同時進行。
  • 2、不支持故障自動恢復（CSR）：當斷電時有可能會出現數據損壞或丟失的問題。

如何解決：

  • 1、提建議將現有的MYISAM引擎替換為Innodb，將版本替換為5.6.38
    • 1）如果使用MYISAM會產生”小問題”，性能安全不能得到保證，使用innodb可以解決這個問題。
    • 2）5.1.77版本對於innodb引擎支持不夠完善，5.6.38版本對innodb支持非常完善了。
  • 2、實施過程和註意要素

模擬環境

建表
mysql> create table test1(sid int,name varchar(11)) engine=myisam;

mysql> create table test1(sid int,name varchar(11)) engine=myisam;

mysql> create table test3(sid int,name varchar(11)) engine=myisam;

1）備份生產庫數據（mysqldump）

[root@db01 ~]# mysqldump -uroot -p123 -A --triggers -R --master-data=2 >/tmp/full.sql
#-A系統庫 -B程式業務恢復庫

2）準備一個5.6.38版本的新資料庫
3）對備份數據進行處理（將engine欄位替換）

[root@db01 ~]# sed -i 's#ENGINE=MYISAM#ENGINE=INNODB#g' /tmp/full.sql

4）將修改後的備份恢復到新庫

mysql -uroot -p123 -h 10.0.0.52 </tmp/full.sql

#導出表
mysqldump -uroot -p3308 -S /data/3308/data/mysql.sock --tables test student

5）應用測試環境連接新庫，測試所有功能
6）停應用，將備份之後的生產庫發生的新變化，補償到新庫
7）應用割接到新資料庫

項目結果：

解決了”小問題”

四.Innodb存儲引擎——表空間介紹

5.5版本以後出現共用表空間概念

表空間的管理模式的出現是為了資料庫的存儲更容易擴展

5.6版本中預設的是獨立表空間

  • 1、共用表空間

    innodb的所有數據保存在一個獨立的表空間裡面,而這個表空間可以由很多的文件組成,一個表可以跨越多個文件存在,所以其大小限制不在是文件大小限制,而是其自身的限制,預設最大限製為64tb,這個大小包括這個表的所有所有索引等相關的數據

1）查看共用表空間

#物理查看
[root@db01 ~]# ll /application/mysql/data/
-rw-rw---- 1 mysql mysql 79691776 Aug 14 16:23 ibdata1
#命令行查看
mysql> show variables like '%path%';
innodb_data_file_path =bdata1:12M:autoextend

5.6版本中預設存儲:
1.系統數據
2.undo(事務的日誌,5.7改配置文件可以獨立出來)
3.臨時表(查詢臨時生成的表)

5.7版本中預設會將undo和臨時表獨立出來，5.6版本也可以獨立，只不過需要在初始化的時候進行配置

2）設置方法

#編輯配置文件
[root@db01 ~]# vim /etc/my.cnf
[mysqld]
innodb_data_file_path=ibdata1:76M;ibdata2:50M:autoextend
  • 2、獨立表空間

對於用戶自主創建的表，會採用此種模式，每個表由一個獨立的表空間進行管理

1）查看獨立表空間

#物理查看
[root@db01 ~]# ll /application/mysql/data/world/
-rw-rw---- 1 mysql mysql 688128 Aug 14 16:23 city.ibd
#命令行查看
mysql> show variables like '%per_table%';
innodb_file_per_table=ON

2)獨立表空間

#物理查看
[root@db01 ~]# ll /application/mysql/data/world/
-rw-rw---- 1 mysql mysql 688128 Aug 14 16:23 city.ibd
#命令行查看
mysql> show variables like '%per_table%';
innodb_file_per_table=ON

企業案例

在沒有備份數據的情況下，突然斷電導致表損壞，打不開資料庫。

模擬環境

db01 db02

1.打包表

tar tar.world.gz world
scp word  /application/mysql/data/

2.多實例模擬測試

1）拷貝庫目錄到新庫中

[root@db01 ~]# cp -r /application/mysql/data/world/ /data/3307/data/

2）啟動新資料庫

[root@db01 ~]# mysqld_safe --defaults-file=/data/3307/my.cnf &

3）登陸資料庫查看

mysql> show databases;

4）查詢表中數據

mysql> select * from city;
ERROR 1146 (42S02): Table 'world.city' doesn't exist

5）找到以前的表結構在新庫中創建表

mysql> show create table world.city;
#刪掉外鍵創建語句
CREATE TABLE `city` (
  `ID` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `Name` char(35) NOT NULL DEFAULT '',
  `CountryCode` char(3) NOT NULL DEFAULT '',
  `District` char(20) NOT NULL DEFAULT '',
  `Population` int(11) NOT NULL DEFAULT '0',
  PRIMARY KEY (`ID`),
  KEY `CountryCode` (`CountryCode`),
  KEY `idx_city` (`Population`,`CountryCode`),
  CONSTRAINT `city_ibfk_1` FOREIGN KEY (`CountryCode`) REFERENCES `country` (`Code`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4080 DEFAULT CHARSET=latin1;

6）刪除表空間文件

mysql> alter table city_new discard tablespaces;

7）拷貝舊表空間文件

[root@db01 world]# cp -a /data/3307/data/world/city.ibd /data/3307/data/world/city_new.ibd #加-a不需要授權

8）授權

[root@db01 world]# chown -R mysql.mysql *

9）導入表空間

mysql> alter table city_new import tablespace;

10)物理刪除舊表

[root@db02 world]# rm -fr city.*

11)改表明

mysql> alter table city1 rename city;

12)如果是新庫,應用割接(修改代碼連庫的ip)

五.Innodb核心特性——事務

  • 1.什麼是事務

主要針對DML語句（update，delete，insert）

一組數據操作執行步驟，這些步驟被視為一個工作單元:
1）用於對多個語句進行分組
2）可以在多個客戶機併發訪問同一個表中的數據時使用

所有步驟都成功或都失敗
1）如果所有步驟正常，則執行
2）如果步驟出現錯誤或不完整，則取消

  • 2.事務的通俗理解

伴隨著“交易”出現的資料庫概念。

我們理解的“交易”是什麼？
1）物與物的交換（古代）
2）貨幣現金與實物的交換（現代1）
3）虛擬貨幣與實物的交換（現代2）
4）虛擬貨幣與虛擬實物交換（現代3）

資料庫中的“交易”是什麼？
1）事務又是如何保證“交易”的“和諧”？
2）ACID

  • 3.事務ACID特性

Atomic（原子性）
所有語句作為一個單元全部成功執行或全部取消。

Consistent（一致性）
如果資料庫在事務開始時處於一致狀態，則在執行該。
事務期間將保留一致狀態。

Isolated（隔離性）
事務之間不相互影響。

Durable（持久性）
事務成功完成後，所做的所有更改都會準確地記錄在
資料庫中。所做的更改不會丟失。

  • ** 4.事務流程舉例**

  • 5.事務的控制語句

如下:
START TRANSACTION（或 BEGIN）：顯式開始一個新事務
SAVEPOINT：分配事務過程中的一個位置，以供將來引用
COMMIT：永久記錄當前事務所做的更改
ROLLBACK：取消當前事務所做的更改
ROLLBACK TO SAVEPOINT：取消在 savepoint 之後執行的更改
RELEASE SAVEPOINT：刪除 savepoint 標識符
SET AUTOCOMMIT：為當前連接禁用或啟用預設 autocommit 模式

一個成功事務的生命周期

begin;
sql1
sql2
sql3
...
commit;

一個失敗事務的生命周期

begin;
sql1
sql2
sql3
...
rollback;
  • 3.自動提交
#查看自動提交
mysql> show variables like 'autocommit';
#臨時關閉
mysql> set autocommit=0;
#永久關閉,(企業中一般不關閉)
[root@db01 world]# vim /etc/my.cnf
[mysqld]
autocommit=0
  • 4.事務演示

1）成功事務

mysql> create table stu(id int,name varchar(10),sex enum('f','m'),money int);
mysql> begin;
mysql> insert into stu(id,name,sex,money) values(1,'zhang3','m',100), (2,'zhang4','m',110);
mysql> commit;

2）事務回滾

mysql> begin;
mysql> update stu set name='zhang3';
mysql> delete from stu;
mysql> rollback;
  • 6.事務隱式提交情況

1）現在版本在開啟事務時，不需要手工begin，只要你輸入的是DML語句，就會自動開啟事務。
2）有些情況下事務會被隱式提交

例如:
在事務運行期間，手工執行begin的時候會自動提交上個事務
在事務運行期間，加入DDL、DCL操作會自動提交上個事務
在事務運行期間，執行鎖定語句（lock tables、unlock tables）
load data infile
select for update (查詢sql語句的執行結果)
在autocommit=1的時候

  • 7.事務日誌redo基本功能

1）Redo是什麼？

redo,顧名思義“重做日誌”，是事務日誌的一種。

2）作用是什麼？

在事務ACID過程中，實現的是“D”持久化的作用。

特性:WAL(Write Ahead Log)日誌優先寫
REDO：記錄的是，記憶體數據頁的變化過程

3）REDO工作過程

#執行步驟
update t1 set num=2 where num=1;

1）首先將t1表中num=1的行所在數據頁載入到記憶體中buffer page
2）MySQL實例在記憶體中將num=1的數據頁改成num=2
3）num=1變成num=2的變化過程會記錄到，redo記憶體區域，也就是redo buffer page中

#提交事務執行步驟
commit;

1）當敲下commit命令的瞬間，MySQL會將redo buffer page寫入磁碟區域redo log
2）當寫入成功之後，commit返回ok

  • 8.redo數據實例恢復過程


  • 9.事務日誌undo

1）undo是什麼？

undo,顧名思義“回滾日誌”，是事務日誌的一種。

_2）作用是什麼？

在事務ACID過程中，實現的是“A”原子性的作用。當然CI的特性也和undo有關

  • 10.redo和undo的存儲位置
#redo位置
[root@db01 data]# ll /application/mysql/data/
-rw-rw---- 1 mysql mysql 50331648 Aug 15 06:34 ib_logfile0
-rw-rw---- 1 mysql mysql 50331648 Mar  6  2017 ib_logfile1
#undo位置
[root@db01 data]# ll /application/mysql/data/
-rw-rw---- 1 mysql mysql 79691776 Aug 15 06:34 ibdata1
-rw-rw---- 1 mysql mysql 79691776 Aug 15 06:34 ibdata2

在MySQL5.6版本中undo是在ibdata文件中，在MySQL5.7版本會獨立出來。

  • 11.事務中的鎖

1）什麼是“鎖”？

“鎖”顧名思義就是鎖定的意思。

2）“鎖”的作用是什麼？

在事務ACID特性過程中，“鎖”和“隔離級別”一起來實現“I”隔離性的作用。

排他鎖：保證在多事務操作時，數據的一致性。
共用鎖：保證在多事務工作期間，數據查詢時不會被阻塞。

悲觀鎖:同時修改數據,誰先修改誰為準

樂觀鎖:誰先提交就是誰為準

  • 12.多版本併發控制（MVCC）

1）只阻塞修改類操作，不阻塞查詢類操作(排他鎖,共用鎖)
2）樂觀鎖的機制（誰先提交誰為準）

  • 13.鎖的粒度
    MyIsam：低併發鎖（表級鎖）
    Innodb：高併發鎖（行級鎖）

    ==行級鎖.必須的有聚集索引(主鍵),否則還是表級鎖==

  • 14.事務的隔離級別

四種隔離級別：

READ UNCOMMITTED（獨立提交）RU級別
允許事務查看其他事務所進行的未提交更改

READ COMMITTED RC級別 (容易出現幻讀)
允許事務查看其他事務所進行的已提交更改

REPEATABLE READ****** RR級別 (可以解決幻讀,退出重連)
確保每個事務的 SELECT 輸出一致
InnoDB 的預設級別

SERIALIZABLE 串列化級別 (在事務執行的過程中,阻斷查詢結果)
將一個事務的結果與其他事務完全隔離

#查看隔離級別
mysql> show variables like '%iso%';
#修改隔離級別為RU
[mysqld]
transaction_isolation=read-uncommit
mysql> use oldboy
mysql> select * from stu;
mysql> insert into stu(id,name,sex,money) values(2,'li4','f',123);
#修改隔離級別為RC
[mysqld]
transaction_isolation=read-commit

臟讀 幻讀 重覆讀 查詢原因，和解決辦法

一個事務讀到另外一個事務還沒有提交的數據，我們稱之為臟讀。解決方法：把事務隔離級別調整到READ COMMITTED

一個事務先後讀取同一條記錄，但兩次讀取的數據不同，我們稱之為不可重覆讀。解決方法：把事務隔離級別調整到REPEATABLE READ。

一個事務先後讀取一個範圍的記錄，但兩次讀取的紀錄數不同，我們稱之為幻象讀。解決方法：把事務隔離級別調整到SERIALIZABLE。

1, 臟讀

一個事務讀到另一個事務，尚未提交的修改，就是臟讀。這裡所謂的修改，除了Update操作,不要忘了,還包括
Insert和Delete操作。

臟讀的後果：如果後一個事務回滾，那麼它所做的修改，統統都會被撤銷。前一個事務讀到的數據，就是垃圾數據。


舉個例子：預訂房間。
有一張Reservation表，往表中插入一條記錄，來訂購一個房間。

 事務1：在Reservation表中插入一條記錄，用於預訂99號房間。

 事務2：查詢，尚未預定的房間列表，因為99號房間，已經被事務1預訂。所以不在列表中。

 事務1：信用卡付款。由於付款失敗，導致整個事務回滾。
        所以插入到Reservation 表中的記錄並不置為持久（即它將被刪除）。

現在99號房間則為可用。
所以，事務2所用的是一個無效的房間列表，因為99號房間，已經可用。如果它是最後一個沒有被預定的房間，那麼這將是一個嚴重的失誤。

註：臟讀的後果很嚴重。

 

2，不可重覆讀。

在同一個事務中，再次讀取數據時【就是你的select操作】，所讀取的數據，和第1次讀取的數據，不一樣了。就是不可重覆讀。

舉個例子：
 事務1：查詢99號房間是否為雙人床房間。結果99號是。

 事務2：將99號房間，改成單人床房間。

 事務1：再次執行查詢，99號房間不是雙人房了。也就是說， 事務1，可以看到其他事務所做的修改。


在不可重覆讀，裡面，可以看到其他事務所做的修改，而導致2次的查詢結果不再一樣了。
這裡的修改，是提交過的。也可以是沒有提交的，這種情況同時也是臟讀。

如果，資料庫系統的隔離級別。允許，不可重覆讀。那麼你啟動一個事務，並做一個select查詢操作。
查詢到的數據，就有可能，和你第2次，3次...n次，查詢到的數據不一樣。一般情況下，你只會做一次，select
查詢，並以這一次的查詢數據，作為後續計算的基礎。因為允許出現，不可重覆讀。那麼任何
時候，查詢到的數據，都有可能被其他事務更新，查詢的結果將是不確定的。


註：如果允許，不可重覆讀，你的查詢結果，將是不確定的。一個不確定的結果，你能容忍嗎？


3，幻讀
事務1讀取指定的where子句所返回的一些行。然後，事務2插入一個新行，這個新行也滿足事務1使用的查詢
where子句。然後事務1再次使用相同的查詢讀取行，但是現在它看到了事務2剛插入的行。這個行被稱為幻象，
因為對事務1來說，這一行的出現是不可思議的。


舉個例子：
事務1：請求沒有預定的，雙人床房間列表。99號在其中。
事務2：向Reservation表中插入一個新紀錄，以預訂99號房間，並提交。
事務1：再次請求有雙人床的未預定的房間列表，99號房間，不再位於列表中。


註：幻讀，針對的是，Insert操作。如果事務2，插入的記錄，沒有提交。那麼同時也是臟讀。

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    背景 Redis多數據源常見的場景： 分區數據處理：當數據量增長時，單個Redis實例可能無法處理所有的數據。通過使用多個Redis數據源，可以將數據分區存儲在不同的實例中，使得數據處理更加高效。 多租戶應用程式：對於多租戶應用程式，每個租戶可以擁有自己的Redis數據源，以確保數據隔離和安全性。 ...
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