mysql 表存储引擎原理简介：

MySQL表存储引擎原理深度解析 MySQL作为广泛使用的开源关系型数据库管理系统，其强大的功能和灵活性在很大程度上得益于其支持的多种存储引擎

    存储引擎是MySQL数据库中的核心组件，它决定了数据的存储方式、检索效率以及与其他数据库功能的交互方式

    在众多存储引擎中，InnoDB以其事务安全、行级锁定和外键约束等高级功能，成为了MySQL的默认存储引擎

    本文将深入探讨MySQL表存储引擎的原理，特别是InnoDB存储引擎的详细实现机制

     一、MySQL存储引擎概述 MySQL支持多种存储引擎，每种存储引擎都有其独特的设计目标和应用场景

    常见的MySQL存储引擎包括InnoDB、MyISAM、Memory、Federated等

    这些存储引擎在数据存储、检索性能、事务支持、并发控制等方面各有千秋

     -InnoDB：作为MySQL的默认存储引擎，InnoDB提供了事务安全（ACID兼容）、行级锁定和外键约束等高级功能

    它适用于需要事务支持、高并发读写和数据完整性要求较高的场景

     -MyISAM：MyISAM是MySQL早期版本的默认存储引擎，它提供了全文索引和压缩功能

    MyISAM的读取性能较好，特别是进行全文搜索时，但它不支持事务和行级锁定，因此数据完整性和并发性能较差

     -Memory：Memory存储引擎将数据存储在内存中，具有极快的访问速度

    它适用于临时表、缓存数据和需要快速响应的场景

    然而，由于数据存储在内存中，Memory存储引擎的数据在MySQL服务器重启后会丢失，且表大小受限于可用内存

     -Federated：Federated存储引擎允许MySQL服务器访问并操作远程MySQL服务器上的数据，而无需将数据复制到本地服务器

    它适用于分布式应用程序和分布式数据库环境

     二、InnoDB存储引擎原理 InnoDB是MySQL中最常用的存储引擎之一，其强大的功能和广泛的应用场景得益于其复杂的实现机制

    InnoDB存储引擎的原理涉及逻辑存储结构、内存结构、磁盘结构以及事务原理等多个方面

     1.逻辑存储结构 InnoDB的逻辑存储结构从高到低依次为表空间、段、区、页和行

     -表空间：表空间是InnoDB存储引擎逻辑结构的最高层

    如果用户启用了参数`innodb_file_per_table`（在8.0版本中默认开启），则每张表都会有一个表空间（xxx.ibd）

    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：段分为数据段（Leaf node segment）、索引段（Non-leaf node segment）和回滚段（Rollback segment）

    InnoDB是索引组织表，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：区是表空间的单元结构，每个区的大小为1M

    默认情况下，InnoDB存储引擎页大小为16K，即一个区中一共有64个连续的页

     -页：页是InnoDB存储引擎磁盘管理的最小单元，每个页的大小默认为16KB

    InnoDB存储引擎每次从磁盘申请4-5个区，以保证页的连续性

     -行：InnoDB存储引擎数据是按行进行存放的

    在行中，默认有两个隐藏字段：`trx_id`（每次对某条记录进行改动时，都会把对应的事务id赋值给`trx_id`隐藏列）和`roll_pointer`（每次对某条记录进行改动时，都会把旧的版本写入到undo日志中，然后这个隐藏列就相当于一个指针，可以通过它来找到该记录修改前的信息）

     2. 内存结构 InnoDB存储引擎的内存结构主要包括Buffer Pool（缓冲池）、Change Buffer（更改缓冲区）、Adaptive Hash Index（自适应哈希索引）和Log Buffer（日志缓冲区）四大组件

     -Buffer Pool（缓冲池）：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，加快处理速度

    缓冲池以Page页为单位，底层采用链表数据结构管理Page

    Page根据状态可以分为三种类型：free page（空闲page，未被使用）、clean page（被使用page，数据没有被修改过）和dirty page（脏页，被使用page，数据被修改过，页中数据和磁盘的数据产生了不一致）

     -Change Buffer（更改缓冲区）：更改缓冲区针对非唯一二级索引页

    在执行DML语句（增删改）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中

    在未来数据被读取时，再将数据合并恢复到Buffer Pool中，再将合并后的数据刷新到磁盘中

    Change Buffer占用Buffer Pool空间，默认占25%，最大允许占50%，可以根据读写业务量来进行调整

     -Adaptive Hash Index（自适应哈希索引）：自适应哈希索引用于优化对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，如果观察到在特定的条件下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

     -Log Buffer（日志缓冲区）：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

     3.磁盘结构 InnoDB存储引擎的磁盘结构主要包括系统表空间、文件表空间、通用表空间、撤销表空间、临时表空间和双写缓冲区等

     -系统表空间：系统表空间是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间中创建的，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）

     -文件表空间：如果开启了`innodb_file_per_table`开关，则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

    也就是说，每创建一张表，都会产生一个表空间文件，前提是开启了`innodb_file_per_table`开关

     -通用表空间：需要通过`CREATE TABLESPACE`语法创建通用表空间，在创建表时，可以指定该表空间

     -撤销表空间：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

     -临时表空间：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

     -双写缓冲区：InnoDB引擎将数据页从Buffer Pool刷新到磁盘前，先将数据页写入双写缓冲区文件，便于系统异常时恢复数据

     4. 事务原理 InnoDB存储引擎通过事务来确保数据的完整性和一致性，它支持事务的原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID属性）

    InnoDB的事务原理主要涉及redo log（保证事务的持久性）、undo log（保证事务的原子性）和MVCC（多版本并发控制）等方面

     -redo log：重做日志是用来实现事务的持久性

    当事务提交时，InnoDB会将重做日志写入到磁盘中，以确保即使数据库发生崩溃，也可以通过重做日志恢复已提交的事务

     -undo log：撤销日志是用来保证事务的原子性

    当事务回滚时，InnoDB会使用撤销日志将数据恢复到事务开始之前的状态

    此外，撤销日志还用于MVCC中的快照读，以提供一致性的视图

     -MVCC（多版本并发控制）：MVCC允许多个读者和写者并发访问数据，而不会相互干扰

    InnoDB通过为每个事务分配一个唯一的事务ID，并在每行记录中保存两个隐藏字段（`trx_id`和`roll_pointer`）来实现MVCC

    当事务读取一行记录时，它会根