MySQL体系结构和存储引擎

1 MySQL体系结构

• MySQL 的体系结构是一个分层的模块化设计，各组件协同工作以高效处理数据请求、保证事务一致性，并支持灵活扩展。
• 示意图
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• MySQL 体系结构通常分为四层
• 连接层（Client Layer）
  • 完成一些类似于连接处理、授权认证及相关的安全方案。服务器也会为安全接入的每个客户端验证它所具有的操作权限。
• 服务层（Server Layer）
  • 主要完成大多数的核心服务功能，如SQL接口，并完成缓存的查询，SQL的分析和优化，部分内置函数的执行。所有跨存储引擎的功能也在这一层实现，如过程、函数等。
• 存储引擎层（Storage Engine Layer）
  • 负责MySQL中数据的存储和提取，服务器通过API和存储引擎进行通信。不同的存储引擎具有不同的功能，这样我们可以根据自己的需要，来选取合适的存储引擎。
• 存储层（Storage Layer）
  • 将数据存储在文件系统之上，并完成与存储引擎的交互。

2 存储引擎简介

• 存储引擎就是存储数据、建立索引、更新/查询数据等技术的实现方式。存储引擎是基于表的，而不是基于库的，所以存储引擎也可被称为表类型。
• 查询建表语句

  •   show create  table account;
    

  • 查询后可以看到表的相关信息和存储引擎，MySQL默认存储引擎为InnoDB。
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• 存储引擎可以在建表时设置

  •   CREATE TABLE 表名(字段1 字段1类型 [字段1注释] ...) ENGINE = INNODB [COMMENT 表注释];
    

• 查询当前数据库支持的存储引擎

  •   show engines;
    

  • 可以看到MySQL支持的存储引擎，InnoDB是默认存储引擎。
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3 存储引擎特点

3.1 InnoDB存储引擎

• InnoDB是一种兼顾高可靠性和高性能的通用存储引擎，在MySQL 5.5之后，InnoDB是默认的MySQL存储引擎。
• 特点
  • DML（对数据库表中的数据进行增删改的SQL语句）操作遵循ACID（事务四大特性），支持事务。
  • 行级锁，提高并发访问性能。
  • 支持外键FOREIGN KEY约束，保证数据的完整性和正确性。
• 文件
  • InnoDB引擎的每张表都会对应一个表空间文件xxx.ibd，xxx代表的是表名，该文件存储表的结构、数据和索引。
  • 该文件存储在MySQL安装目录下，默认为 C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 8.0\Data目录下，每个库都对应一个目录，库目录下就是表空间文件。
  • 该文件是二进制文件，不能直接查看，可以使用 ibd2sdi xxx.ibd命令查看。
• InnoDB逻辑存储结构分为以下几块
  • TableSpace：表空间。idb就属于表空间。表空间中包含多个段。
  • Segment：段。段中包含多个区。
  • Extent：区。大小是固定的，为1M。一个区中可以包含64个页。
  • Page：页。页是磁盘操作的最小单元，大小也是固定的，为16K。页中包含多个行。
  • Row：行。表结构中存储的一行数据。
• 示意图如下
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3.2 MyISAM存储引擎

• MyISAM是MySQL早期的默认存储引擎。
• 特点
  • 不支持事务，不支持外键。
  • 支持表锁，不支持行锁。
  • 访问速度快。
• 文件
  • MyISAM涉及到的文件有三个，xxx.MYD、xxx.MYI、xxx.sdi。
  • sdi存放表结构信息，MYD存放数据，MYI存放索引。
  • 涉及的文件也是存储在MySQL安装目录下的Data目录中。

3.3 Memory存储引擎

• 数据存放在内存中，由于受到硬件问题、或断电问题的影响，只能将这些表作为临时表或缓存使用。
• 特点
  • 内存存放，访问速度快。
  • 支持hash索引。
• 文件
  • 只涉及一个xxx.sdi文件，存储表结构信息。

3.4 存储引擎比较

• 特点	InnoDB	MyISAM	Memory
  存储限制	64TB	有	有
  事务安全	支持	-	-
  锁机制	行锁	表锁	表锁
  B+tree索引	支持	支持	支持
  Hash索引	-	-	支持
  全文索引	支持	支持	-
  空间使用	高	低	-
  内存使用	高	低	中等
  批量插入速度	低	高	高
  支持外键	支持	-	-

• 重点需要记住的：InnoDB支持事务安全，MyISAM不支持。InnoDB支持行锁，MyISAM支持表锁。InnoDB支持外键，MyISAM不支持。

4 存储引擎选择

• 在选择存储引擎时，应该根据应用系统的特点选择合适的存储引擎。对于复杂的应用系统，还可以根据实际情况选择多种存储引擎进行组合。
• InnoDB
  • 是MySQL的默认存储引擎，支持事务、外键。如果应用对事务的完整性有比较高的要求，在并发条件下要求数据的一致性，数据操作除了插入和查询之外，还包含很多的更新、删除操作，那么InnoDB存储引擎是比较合适的选择。
• MyISAM
  • 如果应用是以读操作和插入操作为主，只有很少的更新和删除操作，并且对事务的完整性、并发性要求不是很高，可以选择此引擎。
  • 存储业务系统的非核心数据。
• Memory
  • 将所有数据保存在内存中，访问速度快，通常用于临时表及缓存。缺陷是对表的大小有限制，太大的表无法缓存在内存中，而且无法保证数据的安全性。