【重学MySQL】九十七、MySQL目录结构与文件系统解析

[一、MySQL 目录结构](#一、MySQL 目录结构)
- [1.1 核心目录与文件](#1.1 核心目录与文件)
- [1.2 存储引擎与文件关联](#1.2 存储引擎与文件关联)
- [2.3 查看默认数据库](#2.3 查看默认数据库)
二、表在文件系统中的表示
- [2.1 MyISAM 引擎](#2.1 MyISAM 引擎)
- [2.2 InnoDB 引擎](#2.2 InnoDB 引擎)
- [2.3 InnoDB 文件格式与行格式](#2.3 InnoDB 文件格式与行格式)
三、表空间配置与管理
- [3.1 独立表空间 vs 系统表空间](#3.1 独立表空间 vs 系统表空间)
- [3.2 表空间扩展与调整](#3.2 表空间扩展与调整)
四、常见问题与解决方案
- [4.1 数据目录修改](#4.1 数据目录修改)
- [4.2 表空间不足](#4.2 表空间不足)
- [4.3 文件权限问题](#4.3 文件权限问题)
五、版本差异与兼容性
- [5.1 MySQL 5.7 vs 8.0](#5.1 MySQL 5.7 vs 8.0)
- [5.2 升级注意事项](#5.2 升级注意事项)
六、总结

一、MySQL 目录结构

1.1 核心目录与文件

数据目录（datadir）
- 默认路径 ：
  - Linux：/var/lib/mysql
  - Windows：C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server X.X\Data
- 查询命令 ：
  sql 复制代码
```
SHOW VARIABLES LIKE 'datadir';
```
- 子目录与文件 ：
  - 数据库子目录 ：每个数据库对应一个子目录，名称与数据库同名，如mysql、information_schema。
  - 系统文件 ：
    - .frm：表结构定义文件（所有存储引擎通用）。
    - .ibd：InnoDB独立表空间文件（仅当innodb_file_per_table=ON时生成）。
    - .MYD、.MYI：MyISAM表的数据和索引文件。
其他关键文件：
- 日志文件 ：
  - 错误日志：hostname.err（路径通过SHOW VARIABLES LIKE 'log_error';查询）。
  - 慢查询日志：记录执行时间超过long_query_time的查询。
  - 二进制日志：记录数据变更操作，用于复制和恢复。
- 配置文件 ：
  - my.cnf（Linux）或my.ini（Windows），包含全局配置如datadir、innodb_file_per_table。
- 临时文件 ：
  - 排序、连接等操作产生的临时文件，通常位于/tmp（Linux）或系统临时目录（Windows）。

1.2 存储引擎与文件关联

存储引擎	文件类型	文件扩展名	特点
MyISAM	表结构、数据、索引	`.frm`, `.MYD`, `.MYI`	数据与索引分离存储，支持表级锁，无事务支持。
InnoDB	表结构、独立表空间	`.frm`, `.ibd`	支持事务、行级锁、崩溃恢复，默认启用独立表空间（MySQL 8.0）。
MEMORY	内存表	无磁盘文件	数据存储在内存中，速度快，但服务器重启后数据丢失。
CSV	CSV格式数据	`.csv`, `.csm`	数据存储为CSV文件，便于与其他工具（如Excel）交互。

2.3 查看默认数据库

查看一下在我的计算机上当前有哪些数据库：

sql 复制代码

  SHOW  DATABASES ;

可以看到有4个数据库是属于MySQL自带的系统数据库。

mysql
MySQL 系统自带的核心数据库，它存储了MySQL的用户账户和权限信息，一些存储过程、事件的定义信息，一些运行过程中产生的日志信息，一些帮助信息以及时区信息等。
information_schema
MySQL 系统自带的数据库，这个数据库保存着MySQL服务器维护的所有其他数据库的信息，比如有哪些表、哪些视图、哪些触发器、哪些列、哪些索引。这些信息并不是真实的用户数据，而是一些描述性信息，有时候也称之为元数据。在系统数据库 information_schema 中提供了一些以innodb_sys 开头的表，用于表示内部系统表。

sql 复制代码

mysql>  USE  information_schema ; Database  changed

mysql>  SHOW  TABLES  LIKE   'innodb_sys% ' ;

|  Tables_in_information_schema  (innodb_sys%)   |

+--------------------------------------------+
|  INNODB_SYS_DATAFILES                                                    |
|  INNODB_SYS_VIRTUAL                                                        |
|  INNODB_SYS_INDEXES                                                         |
|  INNODB_SYS_TABLES                                                            |
|  INNODB_SYS_FIELDS                                                          |
|  INNODB_SYS_TABLESPACES                                                 |
|  INNODB_SYS_FOREIGN_COLS                                               |
|  INNODB_SYS_COLUMNS                                                        |
|  INNODB_SYS_FOREIGN                                                          |
|  INNODB_SYS_TABLESTATS                                                   |

10  rows  in  set  (0 .00  sec)

performance_schema
MySQL 系统自带的数据库，这个数据库里主要保存MySQL服务器运行过程中的一些状态信息，可以用来监控 MySQL 服务的各类性能指标。包括统计最近执行了哪些语句，在执行过程的每个阶段都花费了多长时间，内存的使用情况等信息。
sys
MySQL 系统自带的数据库，这个数据库主要是通过视图的形式把 information_schema 和 performance_schema 结合起来，帮助系统管理员和开发人员监控 MySQL 的技术性能。

二、表在文件系统中的表示

2.1 MyISAM 引擎

文件组成 ：
- .frm：存储表结构定义（列名、数据类型、索引等元数据）。
- .MYD（MyData）：存储实际数据，采用固定或动态长度格式。
- .MYI（MyIndex）：存储B+树结构的索引（主键索引和辅助索引）。
示例：
- 表user（MyISAM引擎）对应文件：user.frm、user.MYD、user.MYI。

2.2 InnoDB 引擎

文件组成 ：
- .frm：存储表结构定义（与MyISAM共享）。
- .ibd（独立表空间文件） ：存储数据和索引（聚簇索引结构），仅在启用innodb_file_per_table=ON时生成。
- 系统表空间 ：若未启用独立表空间，所有表共享ibdata1文件，包含元数据、Undo日志等。
示例：
- 表order（InnoDB引擎，启用独立表空间）对应文件：order.frm、order.ibd。

2.3 InnoDB 文件格式与行格式

文件格式 ：
- Antelope ：旧格式，支持COMPACT和REDUNDANT行格式（MySQL 5.7及之前默认）。
- Barracuda ：新格式，支持DYNAMIC和COMPRESSED行格式（MySQL 8.0默认）。
行格式 ：
- REDUNDANT：兼容旧版本，变长字段前768字节存储在索引页，剩余在溢出页。
- COMPACT：空间效率高（比REDUNDANT节省约20%），但增加CPU开销。
- DYNAMIC：变长字段完全存储在溢出页，支持大索引前缀（最大3072字节）。
- COMPRESSED：在DYNAMIC基础上增加数据压缩，适用于存储大量文本或BLOB。

三、表空间配置与管理

3.1 独立表空间 vs 系统表空间

配置项	独立表空间（推荐）	系统表空间
启用方式	`my.cnf`中设置`innodb_file_per_table=1`	默认或显式关闭`innodb_file_per_table`
文件存储	单表对应`.ibd`文件	所有表数据存储在`ibdata1`中
优点	便于管理单个表，支持快速备份和恢复	减少文件数量，适合小型数据库
缺点	增加文件系统开销	表删除后空间无法自动回收

3.2 表空间扩展与调整

扩展系统表空间 ：

sql 复制代码

ALTER TABLESPACE my_tablespace ADD DATAFILE 'my_tablespace2.ibd' SIZE 1G AUTOEXTEND ON NEXT 100M MAXSIZE 5G;

独立表空间自动扩展 ：

sql 复制代码

CREATE TABLESPACE my_tablespace ADD DATAFILE 'my_tablespace.ibd' SIZE 1G AUTOEXTEND ON NEXT 100M MAXSIZE 5G;

四、常见问题与解决方案

4.1 数据目录修改

步骤：
1. 停止MySQL服务：sudo systemctl stop mysql（Linux）或通过服务管理器（Windows）。
2. 备份数据：复制原数据目录至新路径。
3. 修改配置文件：在my.cnf中更新datadir路径。
4. 移动文件：将备份的数据文件移动至新目录。
5. 重启服务：sudo systemctl start mysql。
6. 验证路径：SHOW VARIABLES LIKE 'datadir';。

4.2 表空间不足

解决方案 ：
- 扩展系统表空间 ：通过ALTER TABLESPACE添加新数据文件或调整现有文件大小。
- 清理空间：删除无用表或数据，优化表结构（如重建索引）。

4.3 文件权限问题

解决命令 ：

bash 复制代码

sudo chown -R mysql:mysql /new/data/path  # 修改目录所有权
sudo chmod -R 755 /new/data/path          # 修改目录权限

五、版本差异与兼容性

5.1 MySQL 5.7 vs 8.0

特性	MySQL 5.7	MySQL 8.0
默认文件格式	`Antelope`	`Barracuda`
独立表空间	需手动启用	默认启用
SQL Mode	默认包含`STRICT_TRANS_TABLES`	更严格，移除部分兼容性选项

5.2 升级注意事项

数据迁移 ：使用mysqldump导出数据，再导入新版本，避免因文件格式变化导致错误。
配置兼容性 ：检查旧版本配置（如innodb_file_format）是否与新版本兼容。

六、总结

目录结构 ：以datadir为核心，存储数据库、表及日志文件，不同存储引擎文件格式差异显著。
表表示 ：MyISAM采用三文件结构，InnoDB依赖.frm和.ibd（或系统表空间），通过合理配置表空间和行格式可优化性能。
管理建议：生产环境优先启用独立表空间，定期备份数据，关注版本升级后的配置变化。

通过深入理解MySQL的目录结构与文件表示，可有效提升数据库管理效率，确保数据安全与性能优化。