MySQL——存储引擎

一、Mysql的体系结构概览

整个MySQL Server由以下组成：

• Connection Pool：连接池组件
• Management Services & Utilities：管理服务和工具组件
• SQL Interface：SQL接口组件
• Parser：查询分析器组件
• Optimizer：优化器组件
• Caches & Buffers：缓冲池组件
• Pluggable Storage Engines：存储引擎
• File System：文件系统

1、连接层

最上层是一些客户端和链接服务，包含本地sock 通信和大多数基于客户端/服务端工具实现的类似于 TCP/IP的通信。主要完成一些类似于连接处理、授权认证、及相关的安全方案。在该层上引入了线程池的概念，为通过认证安全接入的客户端提供线程。同样在该层上可以实现基于SSL的安全链接。服务器也会为安全接入的每个客户端验证它所具有的操作权限。

2、服务层

第二层架构主要完成大多数的核心服务功能，如SQL接口，并完成缓存的查询，SQL的分析和优化，部分内置函数的执行。所有跨存储引擎的功能也在这一层实现，如 过程、函数等。在该层，服务器会解析查询并创建相应的内部解析树，并对其完成相应的优化如确定表的查询的顺序，是否利用索引等， 最后生成相应的执行操作。如果是select语句，服务器还会查询内部的缓存，如果缓存空间足够大，这样在解决大量读操作的环境中能够很好的提升系统的性能。

3、引擎层

存储引擎层， 存储引擎真正的负责了MySQL中数据的存储和提取，服务器通过API和存储引擎进行通信。不同的存储引擎具有不同的功能，这样我们可以根据自己的需要，来选取合适的存储引擎。

4、存储层

数据存储层， 主要是将数据存储在文件系统之上，并完成与存储引擎的交互。

和其他数据库相比，MySQL有点与众不同，它的架构可以在多种不同场景中应用并发挥良好作用。主要体现在存储引擎上，插件式的存储引擎架构，将查询处理和其他的系统任务以及数据的存储提取分离。这种架构可以根据业务的需求和实际需要选择合适的存储引擎。

二、 存储引擎

存储引擎概述

和大多数的数据库不同，MySQL中有一个存储引擎的概念, 针对不同的存储需求可以选择最优的存储引擎。

存储引擎就是存储数据，建立索引，更新查询数据等等技术的实现方式 。存储引擎是基于表的，而不是基于库的。所以存储引擎也可被称为表类型。

Oracle、SqlServer等数据库只有一种存储引擎。MySQL提供了插件式的存储引擎架构。所以MySQL存在多种存储引擎，可以根据需要使用相应引擎，或者编写存储引擎。

MySQL5.0支持的存储引擎包含 ： InnoDB 、MyISAM 、BDB、MEMORY、MERGE、EXAMPLE、NDB Cluster、ARCHIVE、CSV、BLACKHOLE、FEDERATED等，其中InnoDB和BDB提供事务安全表，其他存储引擎是非事务安全表。

可以通过指定 show engines ， 来查询当前数据库支持的存储引擎 ：

创建新表时如果不指定存储引擎，那么系统就会使用默认的存储引擎，MySQL5.5之前的默认存储引擎是MyISAM，5.5之后就改为了InnoDB。

查看Mysql数据库默认的存储引擎 ， 指令 ：

show variables like '%storage_engine%' ；

各种存储引擎特性

下面重点介绍几种常用的存储引擎， 并对比各个存储引擎之间的区别， 如下表所示 ：

特点	InnoDB	MyISAM	MEMORY	MERGE	NDB
存储限制	64TB	有	有	没有	有
事务安全	支持
锁机制	行锁(适合高并发)	表锁	表锁	表锁	行锁
B树索引	支持	支持	支持	支持	支持
哈希索引			支持
全文索引	支持(5.6版本之后)	支持
集群索引	支持
数据索引	支持		支持		支持
索引缓存	支持	支持	支持	支持	支持
数据可压缩		支持
空间使用	高	低	N/A	低	低
内存使用	高	低	中等	低	高
批量插入速度	低	高	高	高	高
支持外键	支持

下面我们将重点介绍最长使用的两种存储引擎： InnoDB、MyISAM ， 另外两种MEMORY、MERGE ， 了解即可。

InnoDB

InnoDB存储引擎是Mysql的默认存储引擎。InnoDB存储引擎提供了具有提交、回滚、崩溃恢复能力的事务安全。但是对比MyISAM的存储引擎，InnoDB写的处理效率差一些，并且会占用更多的磁盘空间以保留数据和索引。

InnoDB存储引擎不同于其他存储引擎的特点 ：

• InnoDB是一种事务性存储引擎。
• 完全支持事物的ACID特性，默认的事务隔离级别为可重复读，通过MVCC（并发版本控制）来实现的。
• 使用的锁粒度为行级锁，可以支持更高的并发。
• 行级锁是由存储引擎层实现的。
• Redo Log和Undo Log。
• 支持外键。
• 配合一些热备工具可以支持在线热备份。
• 在InnoDB中存在着缓冲管理，通过缓冲池，将索引和数据全部缓存起来，加快查询的速度。
• 对于InnoDB类型的表，其数据的物理组织形式是聚簇表。所有的数据按照主键来组织。数据和索引放在一块，都位于B+树的叶子节点上

InnoDB使用表空间进行数据存储，储存在innodb_file_per_table表空间中，参数：on：表示独立表空间，OFF：表示系统表空间。5.6之前是系统表空间，之后为独立表空间。

独立表空间：表结构保存在.frm文件中，.ibd存储数据+索引。 可以通过 optimize table 表名 .ibd收缩数据文件，同时可以向多个文件刷新数据。

系统表空间：.frm是放在数据库的文件下的。 .ibdata1是放在data文件夹下的，表公用的，会产生IO的瓶颈。 系统表空间无法简单的收缩文件大小

建议对InnoDB使用独立表空间

MyISAM

MyISAM 不支持事务、也不支持外键，其优势是访问的速度快，对事务的完整性没有要求或者以SELECT、INSERT为主的应用基本上都可以使用这个引擎来创建表 。

特性：

• 不支持事务。
• 不支持外键，如果强行增加外键，不会提示错误，只是外键不其作用。
• 对数据的查询缓存只会缓存索引，不会像InnoDB一样缓存数据，而且是利用操作系统本身的缓存。
• 默认的锁粒度为表级锁，所以并发度很差，加锁快，锁冲突较少，所以不太容易发生死锁。
• 支持全文索引（MySQL5.6之后，InnoDB存储引擎也对全文索引做了支持），但是MySQL的全文索引基本不会使用，对于全文索引，现在有其他成熟的解决方案，比如：ElasticSearch，Solr，Sphinx等。
• 数据库所在主机如果宕机，MyISAM的数据文件容易损坏，而且难恢复。
• 支持数据压缩，命令：进入到mysql的bin文件夹， .\myisampack.exe -b -f "需要压缩的test.MYI地址" （此命令实在Windows运行）。
• 运行完以后，会出现一个以OLD结尾的文件，删除OLD可能会出现问题。需要恢复 check table tablename，repair table tablename。

文件存储方式
每个MyISAM在磁盘上存储成3个文件，其文件名都和表名相同，但拓展名分别是 ：

• .frm (存储表定义)
• .MYD(MYData , 存储数据)
• .MYI(MYIndex , 存储索引)

Memory

也称为heap存储引擎，将数据存在内存中，和市场上的Redis，memcached等思想类似，为了提高数据的访问速度。

每个MEMORY表实际对应一个磁盘文件，格式是.frm，该文件中只存储表的结构，而其数据文件，都是存储在内存中，这样有利于数据的快速处理，提高整个表的效率。

MEMORY类型的表访问非常地快，因为他的数据是存放在内存中的，并且默认使用HASH索引 ， 但是服务一旦关闭，表中的数据就会丢失。

主要特点：

• 支持hash索引和BTree索引，等值查找使用hash索引，范围查找使用BTree索引，不正确的索引会对性能造成很大的影响。

• 支持的数据类型有限制，比如：不支持TEXT和BLOB类型，对于字符串类型的数据，只支持固定长度的行，VARCHAR会被自动存储为CHAR类型。

• 支持的锁粒度为表级锁。所以，在访问量比较大时，表级锁会成为MEMORY存储引擎的瓶颈，表的最大大小由max_heap_table_size参数决定，该参数默认值为16M。

• 由于数据是存放在内存中，所以在服务器重启之后，所有数据都会丢失。

• 查询的时候，如果有用到临时表，而且临时表中有BLOB，TEXT类型的字段，那么这个临时表就会转化为MyISAM类型的表，性能会急剧降低。

MERGE

MERGE存储引擎是一组MyISAM表的组合，这些MyISAM表必须结构完全相同，MERGE表本身并没有存储数据，对MERGE类型的表可以进行查询、更新、删除操作，这些操作实际上是对内部的MyISAM表进行的。

对于MERGE类型表的插入操作，是通过INSERT_METHOD子句定义插入的表，可以有3个不同的值，使用FIRST 或 LAST 值使得插入操作被相应地作用在第一或者最后一个表上，不定义这个子句或者定义为NO，表示不能对这个MERGE表执行插入操作。

可以对MERGE表进行DROP操作，但是这个操作只是删除MERGE表的定义，对内部的表是没有任何影响的。

存储引擎的选择

在选择存储引擎时，应该根据应用系统的特点选择合适的存储引擎。对于复杂的应用系统，还可以根据实际情况选择多种存储引擎进行组合。以下是几种常用的存储引擎的使用环境。

• InnoDB：是Mysql的默认存储引擎，用于事务处理应用程序，支持外键。如果应用对事务的完整性有比较高的要求，在并发条件下要求数据的一致性，数据操作除了插入和查询意外，还包含很多的更新、删除操作，那么InnoDB存储引擎是比较合适的选择。InnoDB存储引擎除了有效的降低由于删除和更新导致的锁定， 还可以确保事务的完整提交和回滚，对于类似于计费系统或者财务系统等对数据准确性要求比较高的系统，InnoDB是最合适的选择。

• MyISAM：如果应用是以读操作和插入操作为主，只有很少的更新和删除操作，并且对事务的完整性、并发性要求不是很高，那么选择这个存储引擎是非常合适的。

• MEMORY：将所有数据保存在RAM中，在需要快速定位记录和其他类似数据环境下，可以提供几块的访问。MEMORY的缺陷就是对表的大小有限制，太大的表无法缓存在内存中，其次是要确保表的数据可以恢复，数据库异常终止后表中的数据是可以恢复的。MEMORY表通常用于更新不太频繁的小表，用以快速得到访问结果。

• MERGE：用于将一系列等同的MyISAM表以逻辑方式组合在一起，并作为一个对象引用他们。MERGE表的优点在于可以突破对单个MyISAM表的大小限制，并且通过将不同的表分布在多个磁盘上，可以有效的改善MERGE表的访问效率。这对于存储诸如数据仓储等VLDB环境十分合适。

如何选择合适的存储引擎

• 使用场景是否需要事务支持。
• 是否需要支持高并发，InnoDB的并发度远高于MyISAM。
• 是否需要支持外键。
• 是否需要支持在线热备。
• 高效缓冲数据，InnoDB对数据和索引都做了缓冲，而MyISAM只缓冲了索引。
• 索引，不同存储引擎的索引并不太一样。
• 大部分情况下选择InnoDB存储引擎都是合适的。

详细的InnoDB存储引擎参考：MySQL存储引擎