《SQL与数据库基础》10. 存储引擎

目录

• 存储引擎
  • MySQL体系结构
  • 存储引擎简介
  • 三种经典存储引擎
    • InnoDB
      • 逻辑存储结构
    • MyISAM
    • Memory
    • 区别及特点
  • 存储引擎选择

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本文以 MySQL 为例

存储引擎

MySQL体系结构

• 连接层
  
  最上层是一些客户端和链接服务，包含本地 sock 通信和大多数基于客户端/服务端工具实现的类似于TCP/IP的通信。主要完成一些类似于连接处理、授权认证、及相关的安全方案。在该层上引入了线程池的概念，为通过认证安全接入的客户端提供线程。同样在该层上可以实现基于SSL的安全链接。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
  
  第二层架构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。在该层，服务器会解析查询并创建相应的内部解析树，并对其完成相应的优化如确定表的查询的顺序，是否利用索引等，最后生成相应的执行操作。如果是select语句，服务器还会查询内部的缓存，如果缓存空间足够大，这样在解决大量读操作的环境中能够很好的提升系统的性能。

• 引擎层
  
  存储引擎层，存储引擎真正的负责了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，这样可以根据自己的需要，来选取合适的存储引擎。数据库中的索引是在存储引擎层实现的。

• 存储层
  
  主要是将数据（如：redolog、undolog、数据、索引、二进制日志、错误日志、查询日志、慢查询日志等）存储在文件系统之上，并完成与存储引擎的交互。

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。我们可以在创建表的时候，来指定选择的存储引擎，如果没有指定将自动选择默认的存储引擎。

查询当前数据库支持的存储引擎：

SHOW ENGINES;

建表时指定存储引擎：

CREATE TABLE 表名(
	字段1 字段1类型 [COMMENT 字段1注释],
	......
	字段n 字段n类型 [COMMENT 字段n注释]
) ENGINE = 存储引擎 [COMMENT 表注释];

查询建表语句：

SHOW CREATE TABLE 表名;

三种经典存储引擎

InnoDB

• 介绍
  
  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操作遵循ACID模型，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
  
  xxx.ibd：xxx代表的是表名，innoDB引擎的每张表都会对应这样一个表空间文件，存储该表的表结构（frm-早期的、sdi-新版的）、数据和索引。

参数：innodb_file_per_table

如果该参数开启，代表对于InnoDB引擎的表，每一张表都对应一个ibd文件。

查看innodb_file_per_table是否开启：

SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_file_per_table';

通过 ibd2sdi ibd文件 指令可以从ibd文件中提取sdi信息，sdi数据字典信息中就包含该表的表结构。

逻辑存储结构

• 表空间：
  
  InnoDB存储引擎逻辑结构的最高层，ibd文件其实就是表空间文件，在表空间中可以包含多个Segment段。
• 段：
  
  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中对于段的管理，都是引擎自身完成，不需要人为对其控制，一个段中包含多个区。
• 区：
  
  区是表空间的单元结构，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：
  
  页是组成区的最小单元，页也是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。
• 行：
  
  InnoDB 存储引擎是面向行的，也就是说数据是按行进行存放的，在每一行中除了定义表时所指定的字段以外，还包含两个隐藏字段（后面会详细介绍）。

MyISAM

• 介绍
  
  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

  • xxx.sdi：存储表结构信息
  • xxx.MYD: 存储数据
  • xxx.MYI: 存储索引

Memory

• 介绍
  
  Memory引擎的表数据时存储在内存中的，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
  • hash索引（默认）

• 文件
  
  xxx.sdi：存储表结构信息

区别及特点

InnoDB引擎与MyISAM引擎的区别：

1、InnoDB引擎支持事务，而MyISAM不支持。

2、InnoDB引擎支持行锁和表锁，而MyISAM仅支持表锁，不支持行锁。

3、InnoDB引擎支持外键，而MyISAM是不支持的。

官方文档：

https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/innodb-introduction.html

https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/myisam-storage-engine.html

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，那么选择这个存储引擎是非常合适的。

• 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。MEMORY的缺陷就是对表的大小有限制，太大的表无法缓存在内存中，而且无法保障数据的安全性。