MySQL---存储引擎

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1. 存储引擎的概念

1.1 什么是存储引擎

  • MySQL中的数据用各种不下同的技术存储在文件中，每一种技术都使用不同的存储机制、索引技巧、锁定水平并最终提供不同的功能和能力，这些不同的技术以及配套的功能在MySQL中称为存储引擎。

  • 存储引擎是MySQL将数据存储在文件系统中的存储方式或者存储格式。

  • 存储引擎是MySQL数据库中的组件，负责执行实际的数据I/O操作。

  • MySQL系统中，存储引擎处于文件系统之上，在数据保存到数据文件之前会传输到存储引擎，之后按照各个存储引擎的存储格式进行存储。

1.2 MySQL常用的存储引擎：

  • MylSAM ：不支持事务和外键约束，占用资源较小，访问速度快，表级锁定，适用于不需要事务处理，单独写入或查询的应用场景。

  • InnoDB ：支持事务处理、外键约束、占用资源比wyISAN大，支持行级锁定，读写并发能力较好，适用于一致性要求高、数据更新频繁的应用场景。

注意：一个表只能使用一个存储引擎，一个库中不同的表可以使用不同的存储引擎。

2. MyISAM存储引擎

2.1 MylSAM介绍

  1. MylSAM不支持事务，也不支持外键约束，只支持全文索引，数据文件和索引文件是分开保存的。

  2. 访问速度快，对事务完整性没有要求。

  3. MylSAM适合查询、插入为主的应用。（只能二选一，不能同时使用）

  4. MylSAM在磁盘.上存储成三个文件，文件名和表名都相同，但是扩展名分别为：

    • .frm文件存储表结构的定义
    • 数据文件的扩展名为.MYD (MYData)
    • 索引文件的扩展名是.MYI (MYIndex)

2.2 MylSAM的特点

  1. 表级锁定形式，数据在更新时锁定整个表。

  2. 数据库在读写过程中相互阻塞：

    • 会在数据写入的过程阻塞用户数据的读取
    • 也会在数据读取的过程中阻塞用户的数据写入

  3. 数据单独写入或读取，速度过程较快且占用资源相对少。

2.3 MyISAM表支持3种不同的存储格式

（1）静态（固定长度）表

静态表是默认的存储格式。静态表中的字段都是非可变字段，这样每个记录都是固定长度的，这种存储方式的优点是存储非常迅速，容易缓存，出现故障容易恢复;缺点是占用的空间通常比动态表多。

（2）动态表

动态表包含可变字段，记录不是固定长度的，这样存储的优点是占用空间较少，但是频繁的更新、删除记录会产生碎片，需要定期执行OPTIMIZE TABLE语句或myisamchk-r命令来改善性能，并且出现故障的时候恢复相对比较困难（因为会产生磁盘碎片，而且存储空间不是连续的）。

（3）压缩表

压缩表由 myisamchk 工具创建，占据非常小的空间，因为每条记录都是被单独压缩的，所以只有非常小的访问开支。（压缩的过程中会占用CPU性能）

2.4 MyISAM使用的生产场景举例

  • 公司业务不需要事务的支持

  • 单方面读取或写入数据比较多的业务

  • MylSAM存储引擎数据读写都比较频繁场景不适合（因为读写是互相阻塞的）

  • 使用读写并发访问相对较低的业务

  • 数据修改相对较少的业务

  • 对数据业务-致性要求不是非常高的业务

  • 服务器硬件资源相对比较差（MyISAM占用资源相对少）

3. InnoDB存储引擎

3.1 InnoDB介绍

  • 支持事务，支持4个事务隔离级别

  • MySQL从5.5.5版本开始，默认的存储引擎为InnoDB

  • 读写阻塞与事务隔离级别相关

  • 能非常高效的缓存索引和数据

  • 表与主键以簇的方式存储 BTREE

  • 支持分区、表空间，类似oracle数据库

  • 支持外键约束，5.5前不支持全文索引，5.5后支持全文索引

  • 对硬件资源要求还是比较高的场合

  • 行级锁定，但是全表扫描仍然会是表级锁定，如

    • update table set a=1 where user like '%zhang%';
  1. 使用like进行模糊查询时，会进行全表扫描，锁定整个表。
  2. 对没有创建索引的字段进行查询，也会进行全表扫描锁定整个表。
  3. 使用索引进行查询，则是行级锁定。

 3.2 InnoDB的特点

  • InnoDB中不保存表的行数，如 select count(*) from table; 时，InnoDB需要扫描一遍整个表来计算有多少行，但是MyISAM只要简单的读出保存好的行数即可。需要注意的是当count(*)语句包含where条件时MyISAM也需要扫描整个表。

  • 对于自增长的字段，InnoDB 中必须包含只有该字段的索引，但是在MyISAM表中可以和其他字段一起建立组合索引。

  • delete清空整个表时，InnoDB 是一行一 行的删除，效率非常慢。MyISAM则会重建表。

3.3 InnoDB适用生产场景分析

  • 业务需要事务的支持。

  • 行级锁定对高并发有很好的适应能力，但需确保查询是通过索引来完成。

  • 业务数据更新较为频繁的场景。

    • 如：论坛，微博等。

  • 业务数据一致性要求较高。

    • 如：银行业务。

  • 硬件设备内存较大，利用InnoDB较好的缓存能力来提高内存利用率，减少磁盘IO的压力。

3.4 MyISAM和InnoDB的区别：

MyISAM： 不支持事务和外键约束，占用空间较小，访问速度快，表级锁定，适用于不需要事务处理、单独写入或查询的应用场景。（写入和查询不一起使用的场景）

InnoDB： 支持事务处理、外键约束、占用空间比MyISAM 大，支持行级锁定，读写开发能力较好，适用于需要事务处理、读写频繁的应用场景。

4. 企业选择存储引擎依据

1、需要考虑每个存储引擎提供了哪些不同的核心功能及应用场景。

2、支持的字段和数据类型

  • 所有引擎都支持通用的数据类型
  • 但不是所有的弓|擎都支持其它的字段类型，如二进制对象.

3、锁定类型：不同的存储引擎支持不同级别的锁定

  • 表锁定：MyISAM 支持

  • 行锁定：InnoDB 支持

  • 索引的支持

    • 建立索引在搜索和恢复数据库中的数据时能显著提高性能
    • 不同的存储引擎提供不同的制作索引的技术
    • 有些存储引擎根本不支持索引

  • 事务处理的支持

    • 提高在向表中更新和插入信息期间的可靠性
    • 可根据企业业务是否要支持事务选择存储引擎

5. 查看和修改存储引擎

5.1 查看存储引擎

5.2 查看系统支持的存储引擎

 show engines;
 ​
 ------------------输出包含以下列：----------------------
 ​
 #Engine：存储引擎的名称。
 ​
 #Support：YES表示引擎受支持且处于活动状态，NO表示不支持，DEFAULT表示默认存储引擎。DISABLED表示支持引擎但已将其禁用。
 ​
 #Comment：存储引擎的简要说明。
 ​
 #Transactions：存储引擎是否支持事务。
 ​
 #XA：存储引擎是否支持XA事务。
 ​
 #Savepoints：存储引擎是否支持回滚点（标记点）。

QQ截图20221028094553.png

QQ截图20221028094917.png

5.3 查看数据表使用的存储引擎

方法一：

 show table status from 库名 where name='表名'\G

QQ截图20221028095408.png 方法二：

 use 库名;
 show create table 表名;

QQ截图20221028095826.png

5.4 修改存储引擎

方法一：alter table修改

修改当前数据表使用的存储引擎。

 use 库名;
 alter table 表名 engine=存储引擎名称;

QQ截图20221028100237.png

MyISAM不支持外键约束，如果数据表设置了外键，则无法修改为MyISAM

方法二：修改配置文件，指定默认存储引擎

注意：此方法只对修改配置文件并重启mysql服务之后新创建的表有效，已经存在的表不会有变更。

创建数据表时如果没有指定存储引擎，则会使用默认存储引擎。

 vim /etc/my.cnf
 ......
 [mysqld] 
 default-storage-engine=InnoDB   #修改这一行，指定默认存储引擎为InnoDB
 ​
 systemctl restart mysqld   #重启服务

QQ截图20221028101311.png

方法三：create table 创建表时指定存储引擎

 use 库名;
 create table 表名(字段1 数据类型,...)  engine=存储引擎名称;

QQ截图20221028102001.png

6. InnoDB行锁与索引的关系

QQ截图20221028105205.png

QQ截图20221028105247.png

QQ截图20221028105744.png

6.1 行级锁定与表级锁定

InnoDB行锁是通过给索引项加锁来实现的，如果没有索引，InnoDB将通过隐藏的聚簇索引来对记录加锁。

1）delete from t1 where id=1;

因为id字段是主键，Innodb对于主键使用了聚簇索引，删除过程中会直接锁住整行记录。行级锁定。

2）delete from t1 where name='aaa';

因为name字段是普通索引，会先锁住索引的两行（因为aaa有两行），接着会锁住相应主键对应的记录。行级锁定。

3）delete from t1 where age=23;

因为age字段没有索引，会使用全表扫描过滤，这时表上的各个记录都将加上锁。表级锁定。

6.2 死锁

死锁一般是事务相互等待对方资源，最后形成环路造成的。

session1session2
begin;begin;
delete from t1 where id=5;#事务结束前，id=5的行会被锁定
select * from t1 where id=1 for update; #加排他锁，模拟并发情况，锁定id=1的行
delete from t1 where id=1; #死锁产生
update t1 set name='abc' where id=5; #死锁产生。因为会话1中id=5的行还在删除过程中，该行已被锁定
rollback; #回滚，结束事务。id=5的行被解锁
update t1 set name='abc' where id=5; #成功更新数据

for update：  可以为数据库中的行上一个排它锁。当一个事务的操作未完成时，其他事务可以读取该行数据，但是不能写入、更新或删除。

6.3 死锁式例：

会话1：

QQ截图20221028111244.png

会话2：

QQ截图20221028111103.png

会话1：

QQ截图20221028112149.png

会话1

QQ截图20221028112736.png

 6.4 如何尽可能避免死锁

1、使用更合理的业务逻辑，以固定的顺序访问表和行。

2、大事务拆小。大事务更倾向于死锁，如果业务允许，将大事务拆小。

3、在同一个事务中，尽可能做到一次锁定所需要的所有资源，减少死锁概率。

4、降低隔离级别。如果业务允许，将隔离级别调低也是较好的选择，比如将隔离级别从RR调整为RC，可以避免掉很多因为gap锁造成的死锁。

5、为表添加合理的索引。如果不使用索引将会为表的每一行记录添加上锁，死锁的概率大大增加。

7. 总结

  • MylSAM：不支持事务和外键约束，占用资源较小，访问速度快，表级锁定，支持全文索引，适用于不需要事务处理，单独写入或查询的应用场景。

    • 存储格式：表名.frm（表结构文件） 表名.MYD（数据文件） 表名.MYI（索引文件）

  • InnoDB ：支持事务处理、外键约束缓，存能力较好，支持行级锁定，读写并发能力较好，5.5版本以后支持全文索引适用于一致性要求高、数据更新频繁的应用场景。

    • 存储格式： 表名.frm（表结构文件） 表名.idb（表数据文件/索引文件） db.opt（表属性文件）

  • TnnoDB 使用标记锁定的场景

    • 全表扫描的时候，比如 where 语句中使用like 做模糊查询的时候
    • select count(*) 统计全表的记录行数的时候
    • 使用没有索引的字段操作的时候（InnoDB行锁是通过给索引项实现的，如果没有索引那就会全表扫描）
show engines；  查看MySQL支持的存储引擎和当前默认的存储引擎

show create table 表名；     查看表用的存储引擎
show table status from 库 where name='表'

alter table 表 engine=存储引擎名称;  对已存在的表修改存储引擎

create table 表（......） engine=存储引擎名称；     创建表的时候指定存储引擎

修改配置文件，在[mysqld] 配置项下面 default-storage-engine=XXXX  设置默认的存储引擎（只对重启服务后没有指定存储引擎的新建表有效）

表锁会导致表中数据的读写相互阻塞

行锁如果使用不当会导致死锁（死锁一般是事务相互等待对方释放资源，最后形成环路造成的）


如何避免死锁？
使用根合理的业务逻辑，以固定的顺序访问表和行数据
大事务拆小，大事务更容易出现死锁，如果业务允许，将大事务拆成多个小事务执行
在同一个事务中，尽可能做一次锁定所需的所有资源，减少死锁概率
降低隔离级别，如果业务允许，可以降低隔离级别，比如吧RR（可重复读）调整为RC（提交读），这样可以避免很多造成死锁的因素
为表字段添加合理的索引，因为不使用索引会进行表级锁定，死锁的概率就会提高
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