MySQL物理结构

• MySQL是通过文件系统对数据和索引进行存储的。
• MySQL从物理结构上可以分为日志文件和数据索引文件。

MySQL在Linux中的数据索引文件和日志文件默认是在/var/lib/mysql目录下。

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可以通过配置文件调整：

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日志文件（顺序IO）

MySQL通过日志记录了数据库操作信息和错误信息。常用的日志文件包括错误日志、二进制日志、查询日志、慢查询日志和事务Redo日志、中继日志等。
可以通过命令查看当前数据库中的日志使用信息：

mysql> show variables like 'log_%';

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错误日志（errorlog）

默认是开启的，而且从5.5.7以后无法关闭错误日志，错误日志记录了运行过程中遇到的所有严重的错误信息，以及MySQL每次启动和关闭的详细信息。
默认的错误日志名称：hostname.err。
错误日志所记录的信息是可以通过log_error和log_warnings来定义的，其中log_error是定义是否启用错误日志的功能和错误日志的存储位置，log_warnings是定义是否将警告信息也定义至错误日志中。

[mysqld_safe]
# 可以直接定义为文件路径，也可以为ON|OFF
log_error=/var/log/mysqld.log
# 只能使用1|0来定义开关启动，默认是启动的
log_warings=1

-- 查看日志相关配置
mysql> show variables like 'log_%';

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二进制日志（bin log）

默认是关闭的，需要通过以下配置开启：

# log_bin=mysql-bin要配置在[mysqld]下
[mysqld]
log_bin=mysql-bin

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执行DDL语句创建表或者DML语句insert数据后查看binlog日志：

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其中mysql-bin是binlog日志文件的basename，binlog日志文件的完整名称： mysql-bin-000001.log
binlog记录了数据库所有的ddl语句和dml语句，但不包括select语句内容，语句以事件的形式保存，描述了数据的变更顺序，binlog还包括了每个更新语句的执行时间信息。如果是DDL语句，则直接记录到binlog日志，而DML语句，必须通过事务提交才能记录到binlog日志中。
binlog主要用于实现mysql主从复制、数据备份、数据恢复。

通用查询日志（general query log）

默认情况下通用查询日志是关闭的。
由于通用查询日志会记录用户的所有操作，其中还包含增删查改等信息，在并发操作大的环境下会产生大量的信息从而导致不必要的磁盘IO，会影响mysql的性能的。如若不是为了调试数据库的目的建议生产环境不要开启查询日志。

mysql> show global variables like 'general_log';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| general_log   | OFF   |
+---------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

开启方式：

[mysqld]
# 启动开关
general_log={ON|OFF}
# 日志文件变量，而general_log_file如果没有指定，默认名是host_name.log
general_log_file=/PATH/TO/file
# 记录类型
log_output={TABLE|FILE|NONE} 
# 注：文件位置在mysql下，否则没有权限创建文件

image.png

重启MySQL异常：

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更换到mysql的目录（如：/var/lib/mysql）：

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慢查询日志（slow query log）

默认是关闭的。需要通过以下设置进行开启：

[mysqld]
# 开启慢查询日志
slow_query_log=ON
# 慢查询的阈值
long_query_time=3
# 日志记录文件如果没有给出file_name值，默认为主机名，后缀为-slow.log。如果给出了文件名，但不是绝对路径名，文件则写入数据目录。
slow_query_log_file=file_name

记录执行时间超过long_query_time秒的所有查询，便于收集查询时间比较长的SQL语句。
默认配置：

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修改配置：

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重启MySQL后查看：

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重做日志（redo log）

• 作用：确保事务的持久性。防止在发生故障的时间点，尚有脏页未写入磁盘，在重启mysql服务的时候，根据redo log进行重做，从而达到事务的持久性这一特性。
• 内容：物理格式的日志，记录的是物理数据页面的修改的信息，其redo log是顺序写入redo log file的物理文件中去的。
• 什么时候产生：事务开始之后就产生redo log，redo log的落盘并不是随着事务的提交才写入的，而是在事务的执行过程中，便开始写入redo log文件中。
• 什么时候释放：当对应事务的脏页写入到磁盘之后，redo log的使命也就完成了，重做日志占用的空间就可以重用（被覆盖）。
• 对应的物理文件：默认情况下，对应的物理文件位于数据库的data目录下的ib_logfile1&ib_logfile2，innodb_log_group_home_dir指定日志文件组所在的路径，默认./ ，表示在数据库的数据目录下。innodb_log_files_in_group指定重做日志文件组中文件的数量，默认2。关于文件的大小和数量，由以下两个参数配置，innodb_log_file_size重做日志文件的大小，innodb_mirrored_log_groups指定了日志镜像文件组的数量，默认1。
• 其他： 很重要一点，redo log是什么时候写盘的？前面说了是在事物开始之后逐步写盘的。之所以说重做日志是在事务开始之后逐步写入重做日志文件，而不一定是事务提交才写入重做日志缓存，原因就是，重做日志有一个缓存区innodb_log_buffer，innodb_log_buffer的默认大小为8M(这里设置的16M)，Innodb存储引擎先将重做日志写入innodb_log_buffer中。

mysql> show global variables like 'innodb_log_buffer_size';
+------------------------+---------+
| Variable_name          | Value   |
+------------------------+---------+
| innodb_log_buffer_size | 8388608 |
+------------------------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

• 然后会通过以下三种方式将innodb日志缓冲区的日志刷新到磁盘：
  1. Master Thread 每秒一次执行刷新 innodb_log_buffer到重做日志文件。
  2. 每个事务提交时会将重做日志刷新到重做日志文件。
  3. 当重做日志缓存可用空间少于一半时，重做日志缓存被刷新到重做日志文件。

由此可以看出，重做日志通过不止一种方式写入到磁盘，尤其是对于第一种方式，innodb_log_buffer到重做日志文件是Master Thread线程的定时任务。
因此重做日志的写盘，并不一定是随着事务的提交才写入重做日志文件的，而是随着事务的开始，逐步开始的。
另外引用《MySQL技术内幕 Innodb 存储引擎》（page37）上的原话：
即使某个事务还没有提交，Innodb存储引擎仍然每秒会将重做日志缓存刷新到重做日志文件。这一点是必须要知道的，因为这可以很好地解释再大的事务的提交（commit）的时间也是很短暂的。

回滚日志（undo log）

• 作用：保存了事务发生之前的数据的一个版本，可以用于回滚，同时可以提供多版本并发控制下的读（MVCC），也即非锁定读。
• 内容：逻辑格式的日志，在执行undo的时候，仅仅是将数据从逻辑上恢复至事务之前的状态，而不是从物理页面上操作实现的，这一点是不同于redo log的。
• 什么时候产生：事务开始之前，将当前的版本生成undo log，undo 也会产生 redo 来保证undo log的可靠性。
• 什么时候释放：当事务提交之后，undo log并不能立马被删除， 而是放入待清理的链表，由purge线程判断是否有其他事务在使用undo段中表的上一个事务之前的版本信息，决定是否可以清理undo log的日志空间。
• 对应的物理文件：MySQL5.6之前，undo表空间位于共享表空间的回滚段中，共享表空间的默认的名称是ibdata，位于数据文件目录中。 MySQL5.6之后，undo表空间可以配置成独立的文件，但是提前需要在配置文件中配置，完成数据库初始化后生效且不可改变undo log文件的个数 如果初始化数据库之前没有进行相关配置，那么就无法配置成独立的表空间了。关于MySQL5.7之后的独立undo表空间配置参数如下：
  innodb_undo_directory = /data/undospace/ --undo独立表空间的存放目录 innodb_undo_logs = 128 --回滚段为128KB
  innodb_undo_tablespaces = 4 --指定有4个undo log文件
  如果undo使用的共享表空间，这个共享表空间中又不仅仅是存储了undo的信息，共享表空间的默认为与MySQL的数据目录下面，其属性由参数innodb_data_file_path配置。

mysql> show global variables like 'innodb_data_file_path';
+-----------------------+------------------------+
| Variable_name         | Value                  |
+-----------------------+------------------------+
| innodb_data_file_path | ibdata1:12M:autoextend |
+-----------------------+------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

• 其他：undo是在事务开始之前保存的被修改数据的一个版本，产生undo日志的时候，同样会伴随类似于保护事务持久化机制的redo log的产生。 默认情况下undo文件是保持在共享表空间的，也即ibdatafile文件中，
  当数据库中发生一些大的事务性操作的时候，要生成大量的undo信息，全部保存在共享表空间中的。 因此共享表空间可能会变的很大，默认情况下，也就是undo日志使用共享表空间的时候，被“撑大”的共享表空间是
  不会也不能自动收缩的。 因此，mysql5.7之后的“独立undo 表空间”的配置就显得很有必要了。

中继日志（relay log）

• 是在主从复制环境中产生的日志。
• 主要作用是为了从机可以从中继日志中获取到主机同步过来的SQL语句，然后执行到从机中。

数据文件（随机IO）

查看MySQL数据文件：

mysql> show variables like '%datadir%';
+---------------+-----------------+
| Variable_name | Value           |
+---------------+-----------------+
| datadir       | /var/lib/mysql/ |
+---------------+-----------------+
1 row in set (0.00 sec)

InnoDB数据文件

• .frm文件：主要存放与表相关的数据信息，主要包括表结构的定义信息。
• .ibd：使用独享表空间存储表数据和索引信息，一张表对应一个ibd文件。
• ibdata文件：使用共享表空间存储表数据和索引信息，所有表共同使用一个或者多个ibdata文件。

image.png image.png image.png

MyIsam数据文件

• .frm文件：主要存放与表相关的数据信息，主要包括表结构的定义信息。
• .myd文件：主要用来存储表数据信息。
• myi文件：主要用来存储表数据文件中任何索引的数据树。