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逻辑存储结构

表空间-->段-->区-->页-->行表空间（ibd文件）：一个MySQL实例可以对应多个表空间，用于存储记录，索引等数据。段：分为数据段，索引段，回滚段，InnoDB是索引阻止表，数据段就是B+树的叶子节点，索引段即为B+树的非叶子节点。段用来管理多个区区：表空间的单元结构，每个区大小为1M，默认情况下，InnoDb存储引擎大小为16K，即一个区中有64个连续的页页：是InnoDb存储引擎磁盘管理的最小大小，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

架构

My5QL5.5版本开始，默认使用InnoDB存储引擎，它擅长事务处理，具有崩遗恢复特性，在日常开发中使用非常广泛。下面是InnoDB架构图，左侧为内存结构，右侧为磁盘结构。

内存结构

Buffer Pool 缓冲池 BufferPool:缓冲池是主内存中的一个区域，里面可以缓存磁盘上经常操作的真实数据，在执行增删改查操作时，先操作缓冲池中的数据（若缓冲池没有数据，则从磁盘加载并缓存），然后再以一定频率刷新到磁盘，从而减少磁盘IO，加快处理度。缓冲池以Page为单位，底层采用链表数据结构管理Page，根据状态，将page分为三种类型： free page：空闲page，未被使用 clean page：被使用page ，数据没有被修改过 dirty page：脏页，被使用的page，数据被修改过，页中数据与磁盘数据不一致

Change Buffer：更改缓冲区 （针对于非唯一二级索引页），在执行DML语句时，如果这些数据Page没有在Buffer Pool中，不会直接操作磁盘，而会将数据变更存在更改缓冲区Change Buffer中，在未来数据被读取时，再将数据合并恢复到Buf仟r Pool中，再将合并后的数据刷新到磁盘中。 Change Buffer的意义是什么？与聚集索引不同，二级索引通常是非唯一的，并且以相对随机的顺序插入二级索引。同样，删除和更新可能会影响索引树中不相邻的二级索引页，如果每一次都操作磁盘，会造成大量的磁盘IO。有了ChangeBuf仟er之后，我们可以在缓冲池中进行合并处理，减少磁盘IO。

Adaptive Hash Index:自适应hash索引 用于优化对Buffer Pool数据的查询。InnoDB存储引擎会监控对表上各索引页的查询，如果观察到hash索引可以提升速度，则建立hash索引，称之为自适应hash索引。自适应哈希索引，无需人工干预，是系统根据情况自动完成。参数：adaptive_hash_index

Log Buffer: 日志缓冲区，用来保存要写入到磁盘中的log日志数据(redo log、undo log),默认大小为16MB,日志缓冲区的日志会定期刷新到磁盘中。如果需要更新、插入或删除许多行的事务，增加日志缓冲区的大小可以节省磁盘IO。参数： innodb_log_buffer_size:缓冲区大小 innodb_flush_log_at_trx_commit:日志刷新到磁盘时机

磁盘结构

System Tablespace:系统表空间 更改缓冲区的存储区域。如果表是在系统表空间而不是每个表文件或通用表空问中创建的，它也可能包含表和索引数据。（在MySQL5.x版本中还包含InnoDB数据字典、undolog等) 移数：innodb_data_file_path File-Per-Table Tablespaces: 每个表的文件表空间包含单个InnoDB表的数据和索引，并存储在文件系统上的单个数据文件中。参数：innodb_fle_per_table

General Tablespaces: 通用表空间，需要通过CREATE TABLESPACE语法创建诵用表空间，在创建表时，可以指定该表空间。创建通用表空间

create tablespace xxx     ---表空间的名字
add datafile 'file_name' --指定关联的表
engine=engine_name

Undo Tablespaces: 撤销表空问，MySQL实例在初始化时会自动创建两个默认的undo表空间（初始大小16M),用于存储undo log日志。 Temporary Tablespaces: InnoDB使用会话临时表空间和全局临时表空间。存储用户创建的临时表等数据. Doublewrite Buffer Files: 双写缓冲区，innoDB引擎将数据页从Buffer Pooll刷新到磁盘前，先将数据页写入双写缓冲区文件中，便于系统异常时恢复数据。 Redo Log:重做日志， 是用来实现事务的持久性。该日志文件由两部分组成：重做日志缓冲(redo log buffer)以及重做日志文件(redo log),前者是在内存中，后者在磁盘中。当事务提交之后会把所有修改信息都会存到该日志中，用于在刷新脏页到磁盘时，发生错误时，进行数据恢复使用。

后台线程

缓存区数据--->磁盘文件 1.Master Thread 核心后台线程，负责调度其他线程，还负责将缓冲池中的数据异步刷新到磁盘中，保持数据的一致性，还包括脏页的刷新、合并插入缓存、undo页的回收。 2.1O Thread 在InnoDB存储引擎中大量使用了AIO来处理IO请求，这样可以极大地提高数据库的性能，而IO Thread主要负责这些lO请求的回调。 3.Purge Thread 主要用于回收事务已经提交了的undo log,在事务提交之后，undo logi可能不用了，就用它来回收。 4.Page Cleaner Thread 协助Master Thread制新脏页到磁盘的线程，它可以减轻Master Thread的工作压力，减少阻塞。

事务原理

事务是一组操作的集合，它是一个不可分割的工作单位，事务会把所有的操作作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求，即这些操作要么同时成功，要么同时失败。特性： ACID 原子性，一致性，隔离性，持久性

ACD是由 redo log undo log 来保证的 I是由锁和MVCC保证的

redo log

重做日志，记录的是事务提交时数据页的物理修改，是用来实现事务的持久性。该日志文件由两部分组成：重做日志缓冲(redo log buffer)以及重做日志文件(redo log file),前者是在内存中，后者在磁盘中。当事务提交之后会把所有修改信息都存到该日志文件中，用于在刷新脏页到磁盘，发生错误时，进行数据恢复使用。

undo log

回滚日志，用于记录数据被修改前的信息，作用包含两个：提供回滚和MVCC多版本并发控制)。 undo log和redo log记录物理日志不一样，它是逻辑日志。可以认为当delete一条记录时，undo log中会记录一条对应的insert记录，反之亦然，当update一条记录时，它记录一条对应相反的update记录。当执行rollback时，就可以从undo log中的逻辑记录读取到相应的内容并进行回滚。 Undo log销毁：undo log在事务执行时产生，事务提交时，并不会立即删除undo log,因为这些日志可能还用于MVCC。 Undo log存储：undo log采用段的方式进行管理和记录，存放在前面介绍的rollback segment回滚段中，内部包含1024个undo log segment。

MVCC

基本概念

当前读

读取的是记录的最新版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。对于我们日常的操作，如： select..lock in share mode(共享锁)，select..for update、update、insert、delete(排他锁)都是一种当前读。

快照读

简单的select(不加锁)就是快照读，快照读，读取的是记录数据的可见版本，有可能是历史数据，不加锁，是非阻塞读。 Read Committed:每次select,都生成一个快照读。 Repeatable Read:开启事务后第一个selecti语句才是快照读的地方。 Serializable:快照读会退化为当前读。

MVCC

全称Multi-Version Concurrency Control,多版本并发控制。指维护一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突，快照读为MySQL实现MVCC提供了一个非阻塞读功能。MVCC的具体实现，还需要依赖于数据库记录中的三个隐式字段、undo log日志、readView。

实现原理

记录中的隐藏字段 tx_id事务id 和roll_pir 回滚指针

undolog 回滚日志，在insert、update、delete的时候产生的便于数据回滚的日志。当insert的时候，产生的undo log日志只在回滚时需要，在事务提交后，可被立即删除。而update、delete的时候，产生的undo log日志不仅在回滚时需要，在快照读时也需要，不会立即被删除。

undolog版本链

不同事务或相同事务对同一条记录进行修改，会导致该记录的undolog生成一条记录版本链表，链表的头部是最新的旧记录，链表尾部是最早的旧记录。 readview ReadView(读视图)是快照读SQL执行时MVCC提取数据的依据，记录并维护系统当前活跃的事务（未提交的）id。 ReadView中包含了四个核心字段：

MySQL-InnoDB