【MySQL高阶】20.InnoDB 磁盘文件

文章目录

[6. InnoDB 磁盘文件](#6. InnoDB 磁盘文件)
- [6.1 InnoDB存储引擎包含哪些磁盘文件？](#6.1 InnoDB存储引擎包含哪些磁盘文件？)
- - [6.1.1 什么是表空间？](#6.1.1 什么是表空间？)
- [6.2 系统表空间 - System Tablespace](#6.2 系统表空间 - System Tablespace)
- - [6.2.1 系统表空间的作用？](#6.2.1 系统表空间的作用？)
  - [6.4.2 系统表空间文件保存在哪里？](#6.4.2 系统表空间文件保存在哪里？)
  - [6.4.3 系统表空间都有哪些可以配置的选项？](#6.4.3 系统表空间都有哪些可以配置的选项？)
  - [6.4.4 修改系统表空间配置后什么时候生效？](#6.4.4 修改系统表空间配置后什么时候生效？)
- [6.5 独立表空间 - File-Per-Table Tablespace](#6.5 独立表空间 - File-Per-Table Tablespace)
- - [6.5.1 独立表空间的作用？](#6.5.1 独立表空间的作用？)
  - [6.5.2 独立表空间文件保存在哪里？](#6.5.2 独立表空间文件保存在哪里？)
  - [6.5.3 每个表都对应一个独立表空间吗？](#6.5.3 每个表都对应一个独立表空间吗？)
  - [6.5.4 独立表空间的优点和缺点？](#6.5.4 独立表空间的优点和缺点？)
- [6.6 撤销表空间 - Undo Tablespaces](#6.6 撤销表空间 - Undo Tablespaces)
- - [6.6.1 撤销表空间的作用？](#6.6.1 撤销表空间的作用？)
  - - [6.6.1.1 什么是撤销日志？](#6.6.1.1 什么是撤销日志？)
  - [6.6.2 在使用MySQL时并没有手动创建撤销表空间，它是什么时候被创建的？](#6.6.2 在使用MySQL时并没有手动创建撤销表空间，它是什么时候被创建的？)
  - - [6.6.2.1 默认的撤销表空间名称和路径是什么？](#6.6.2.1 默认的撤销表空间名称和路径是什么？)
  - [6.6.3 可以手动创建撤销表空间吗？](#6.6.3 可以手动创建撤销表空间吗？)
  - - [6.6.3.1 什么时候需要手动创建撤销表空间？](#6.6.3.1 什么时候需要手动创建撤销表空间？)
    - [6.6.3.2 使用自己创建的撤销表空间需要注意什么？](#6.6.3.2 使用自己创建的撤销表空间需要注意什么？)

6. InnoDB 磁盘文件

6.1 InnoDB存储引擎包含哪些磁盘文件？

InnoDB的磁盘文件主要是表空间文件和其他文件。

表空间包括：

系统表空间

独立表空间

通用表空间

临时表空间

撤销表空间

其他文件：

重做日志

双写缓冲区

6.1.1 什么是表空间？

表空间可以理解为MYSQL为了管理数据而设计的一种数据结构，主要描述的对结构的定义，表空间文件是对定义的具体实现，以文件的形式存在于磁盘上，以后我们说的表空间指的就是表空间文件

InnoDB存储引擎的表空间包括：系统表空间、独立表空间、通用表空间、临时表空间和撤销表空间

6.2 系统表空间 - System Tablespace

6.2.1 系统表空间的作用？

系统表空间存储了MySQL中所有系统表的数据，也包括数据字典；

系统表空间也是变更缓冲区的存储区域，当数据库服务器关闭时，没有合并到缓冲池的二级索引修改操作被保存到系统表空间；

在以前的版本中，系统表空间也包含双写缓冲区，从MySQL 8.0.20开始，双写缓冲区从系统表空间中移到单独的文件中。

6.4.2 系统表空间文件保存在哪里？

系统表空间可以对应一个或多个数据文件，默认情况下，MySQL在 data 目录中创建一个系统表空间数据文件 ibdata1 。系统表空间数据文件的大小和数量由 innodb_data_file_path 启动选项定义。

6.4.3 系统表空间都有哪些可以配置的选项？

可以通过 innodb_data_file_path 选项定义，如果没有指定 innodb_data_file_path的值，则默认创建一个大小可以自动扩展的数据文件，文件名为 ibdata1 ，初始大小 12MB 。

mysql 复制代码

mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_data_file_path';
+-----------------------+------------------------+
| Variable_name         | Value                  |
+-----------------------+------------------------+
| innodb_data_file_path | ibdata1:12M:autoextend | # 默认值
+-----------------------+------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql>

数据文件命名规范的完整语法包括文件名、文件大小、自动扩展属性和max属性:

mysql 复制代码

file_name:file_size[:autoextend[:max:max_file_size]]

通过在 file_size 值后面指定单位 K 、 M 或 G 来设置文件大小，单位为千字节、兆字节或千兆字节。如果以 K 为单位指定文件大小，应设置为1024的倍数。否则，千字节值四舍五入到最接近的兆字节 (MB) ，且文件大小至少为 12MB 。
指定多个数据文件可以使用分号 ; 分隔。

例如：

mysql 复制代码

# mysqld节点
[mysqld]
# 文件1名称为：ibdata1 大小为50M
# 文件2名称为：ibdata2 大小为50M，自动扩容
innodb_data_file_path=ibdata1:50M;ibdata2:50M:autoextend

autoextend 和 max 属性只能用于最后指定的数据文件，当指定 autoextend 属性时，数据文件的大小会根据需要自动扩容，默认每次增加 64MB 。

可以通过系统变量innodb_autoextend_increment 控制增量的大小；如果要指定数据文件的最大容量，在autoextend 后面指定 max 属性。

注意：只有在明确了解限制磁盘使用的情况下才使用 max 属性。

下面的配置允许 ibdata1 扩展到 500MB。

mysql 复制代码

# mysqld节点
[mysqld]
# 初始大小12M，允许自动扩容，最大可以扩容到500M
innodb_data_file_path=ibdata1:12M:autoextend:max:500M

系统表空间文件默认创建在 data 目录下。如果指定其他的目录，使用innodb_data_home_dir 选项。

注意：修改或指定自定义目录时，一定要检查或设置目录的权限，让MySQL可以进行读写操作，否则就会启动失败。

例如，要在名为 myibdata 的目录下创建一个系统表空间数据文件，可以使用如下配置：

mysql 复制代码

# mysqld节点
[mysqld]
# 指定innodb数据目录
innodb_data_home_dir = /myibdata/
# 配置系统表空间
innodb_data_file_path=ibdata1:50M:autoextend

注意：

指定 innodb_data_home_dir 时，必须以斜杠 / 结尾，InnoDB不会自动创建目录，所以在启动服务器之前要确保指定的目录已经存在，最终通过 innodb_data_home_dir 指定的路径与数据文件名组合起来生成完整路径。例如：上面/myibdata/+ibdata1拼起来。

如果 innodb_data_home_dir 不指定，默认值为" ./ "，即MySQL的数据目录
如果 innodb_data_file_path 指定一个绝对路径，则不会读取 innodb_data_home_dir的值，系统表空间文件根据指定的绝对路径创建，启动服务器之前必须确保指定的目录存在。
在添加新的数据文件时，不要指定现有的文件名，InnoDB在启动服务器时会创建并初始化新的数据文件。
总结：

根据实际应用场景通过配置对应的系统变量来指定数据文件的大小、名称、数量和其他属性。

6.4.4 修改系统表空间配置后什么时候生效？

在修改系统表空间配置时，先停止MySQL服务，修改完成后，再重新启动MySQL服务之后生效。

6.5 独立表空间 - File-Per-Table Tablespace

6.5.1 独立表空间的作用？

File-Per-Table 表空间包含单个InnoDB表的数据和索引，默认情况下每张表都对应一个表空间数据文件，便于维护，所以称为 File-Per-Table Tablespace。

6.5.2 独立表空间文件保存在哪里？

File-Per-Table 表空间在 data/database_name/ 目录下的 table_name.ibd 表空间数据文件中创建。 .ibd 文件与表同名。例如，表 test_db.t1 的数据文件，如下所示：

mysql 复制代码

# 选择数据库
USE test_db;
# 建表
CREATE TABLE t1 (
 id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
 name VARCHAR(100)
 ) ENGINE = InnoDB;

6.5.3 每个表都对应一个独立表空间吗？

不一定

默认每张表都对应一个表空间数据文件，但也可以通过系统变量 innodb_file_per_table[={OFF|ON}] 控制开启或禁用是否为每张表生成一个独立表空间文件，如果禁用会在系统表空间中创建表；

可以在选项文件中指定 innodb_file_per_table 设置，也可以在运行时使用 SET GLOBAL语句设置

mysql 复制代码

# 选项文件中的mysqld节点
[mysqld]
innodb_file_per_table=OFF # 禁用，强烈不建议

# 在运行时通过SET GLOBAL 设置
mysql> SET GLOBAL innodb_file_per_table=ON;

6.5.4 独立表空间的优点和缺点？

优点

使用 TRUNCATE 或 DROP 语句删除 File-Per-Table 表空间中的表后，磁盘空间会返回给操作系统，从而提高磁盘利用率，而共享表空间

比如： System Tablespace 则不会回收磁盘空间，而且在共享表空间中这些空间只能被InnoDB表重新使用；

执行时 TRUNCATE TABLE 时性能更好；（恢复出厂设置）

可以在其他目录或单独的存储设备上创建 File-Per-Table 表空间文件的数据文件，从而达到I/O优化、空间管理或备份的目的；

mysql 复制代码

# 指定DATA directory子句，可以在外部目录中创建表
CREATE TABLE t1 (c1 INT PRIMARY KEY) DATA DIRECTORY = '/external/directory';

支持与 DYNAMIC 和 COMPRESSED 行格式，而系统表空间不支持；

发生数据损坏、备份、二进制日志不可用或MySQL服务器实例无法重新启动时提高成功恢复的机会；

单个表容量大小限制为 64TB ，所以可以存储更多的数据，而共享表空间中的表的总容量为64TB 。

缺点

每个表都可能有未使用的空间，这些空间只能由对应的表使用，如果管理不当，可能会导致空间浪费；

当每个表都有自己的数据文件，操作系统需要维护更多的文件描述符，如果表非常多，可能会影响性能；

可能会出现更多的磁盘碎片，会影响 DROP TABLE 表扫描性能；

innodb_autoextend_increment 系统变量定义了自动扩展共享表空间文件的增量大小，但对于 File-Per-Table 表空间文件不起作用， File-Per-Table 表空间文件始终自动扩展，初始大小根据表定义分配最小的空间，之后以 4MB 为增量进行扩容。

6.6 撤销表空间 - Undo Tablespaces

6.6.1 撤销表空间的作用？

撤销表空间中包含撤销日志(Undo Log)，撤销日志记录了如何撤销事务对聚集索引记录的最新更改(事务的回滚)，通过对事务的回滚，从而保证事务ACID特性中的原子性。

6.6.1.1 什么是撤销日志？

介绍完撤销表空间之后将会详细详解撤销日志

6.6.2 在使用MySQL时并没有手动创建撤销表空间，它是什么时候被创建的？

MySQL初始化时会在数据目录下创建两个默认的撤销表空间，数据文件名分别为 undo_001 和undo_002 ，数据字典中对应undo表空间名称为 innodb_undo_001 和 innodb_undo_002 ：

mysql 复制代码

root@yudukai:/var/lib/mysql# ll
# ...省略
-rw-r-----  1 mysql mysql 16777216 May 29 08:52  undo_001
-rw-r-----  1 mysql mysql 16777216 May 29 08:50  undo_002

总结：

MySQL初始化时会在数据目录下创建两个默认的撤销表空间，数据文件名分别为 undo_001 和undo_002

6.6.2.1 默认的撤销表空间名称和路径是什么？

要查看撤销表空间名称和路径，请查询 INFORMATION_SCHEMA.FILES

mysql 复制代码

mysql> SELECT TABLESPACE_NAME, FILE_NAME FROM INFORMATION_SCHEMA.FILES 
    ->  WHERE FILE_TYPE LIKE 'UNDO LOG';
+-----------------+------------+
| TABLESPACE_NAME | FILE_NAME  |
+-----------------+------------+
| innodb_undo_001 | ./undo_001 | # 数据字典中的名称为innodb_undo_001，对应的数据文件为./undo_001
| innodb_undo_002 | ./undo_002 | # 数据字典中的名称为innodb_undo_002，对应的数据文件为./undo_002
+-----------------+------------+
2 rows in set (0.00 sec)

mysql>

6.6.3 可以手动创建撤销表空间吗？

可以，通过使用 CREATE UNDO TABLESPACE 语句可以创建撤销表空间

mysql 复制代码

# 语法
CREATE UNDO TABLESPACE tablespace_name ADD DATAFILE 'file_name.ibu';

6.6.3.1 什么时候需要手动创建撤销表空间？

对于长时间运行的大事务，撤销日志可能会变得很大，通过创建额外的撤销表空间来防止单个撤销表空间变得太大，从 MySQL 8.0.14 开始，可以在运行时使用 CREATE UNDO TABLESPACE 语法创建额外的撤销表空间；

6.6.3.2 使用自己创建的撤销表空间需要注意什么？

通过系统变量 innodb_undo_directory 指定撤销表空间的默认存放路径，如果不指定默认位置为数据目录；

撤销表空间文件名必须以 .ibu 为扩展名，定义undo表空间文件名时如果需要指定路径，必须使用绝对路径；不允许指定相对路径，建议使用唯一的撤销表空间文件名，避免在以后移动和复制的过程中发生文件名冲突；

如果指定其他路径，那么路径必须在 innodb_directories 中定义，以便MySQL扫描并识别；

最多支持 127 个 undo 表空间，包括实例初始化时创建的两个默认表空间；

MySQL 8.0.23 开始初始撤销表空间大小通常为 16MB，并根据服务器负载以 [16MB, 256MB] 的增量进行扩容；

MySQL 8.0.14 之前版本，额外的撤销表空间通过配置系统变量 innodb_undo_tablespaces 来创建，取值范围[2, 127]，MySQL 8.0.14 开始，此变量已弃用且不再可配置。