超详细的mysql存储引擎——InnoDB的讲解

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一、InnoDB存储引擎

1.InnoDB是事务型数据库的首选引擎

支持事务安全表（ACID）

事务的ACID属性：即原子性、一致性、隔离性、持久性

a.原子性：原子性也就是说这组语句要么全部执行，要么全部不执行，如果事务执行到一半出现错误，数据库就要回滚到事务开始执行的地方。

实现：主要是基于MySQ日志系统的redo和undo机制。事务是一组SQL语句，里面有选择，查询、删除等功能。每条语句执行会有一个节点。例如，删除语句执行后，在事务中有个记录保存下来，这个记录中储存了我们什么时候做了什么事。如果出错了，就会回滚到原来的位置，redo里面已经存储了我做过什么事了，然后逆向执行一遍就可以了。

b.一致性：事务开始前和结束后，数据库的完整性约束没有被破坏。（eg:比如A向B转账，不可能A扣了钱，B却没有收到）

c.隔离性：同一时间，只允许一个事务请求同一数据，不同的事务之间彼此没有任何干扰；

如果不考虑隔离性则会出现几个问题：

i、脏读：是指在一个事务处理过程里读取了另一个未提交的事务中的数据（当一个事务正在多次修改某个数据，而在这个事务中这多次的修改都还未提交，这时一个并发的事务来访问该数据，就会造成两个事务得到的数据不一致）；（读取了另一个事务未提交的脏数据）

ii、不可重复读：在对于数据库中的某个数据，一个事务范围内多次查询却返回了不同的数据值，这是由于在查询间隔，被另一个事务修改并提交了；（读取了前一个事务提交的数据，查询的都是同一个数据项）

iii、虚读（幻读）：是事务非独立执行时发生的一种现象（eg:事务T1对一个表中所有的行的某个数据项做了从“1”修改为“2”的操作，这时事务T2又对这个表中插入了一行数据项，而这个数据项的数值还是为“1”并且提交给数据库。而操作事务T1的用户如果再查看刚刚修改的数据，会发现还有一行没有修改，其实这行是从事务T2中添加的，就好像产生幻觉一样）；（读取了前一个事务提交的数据，针对一批数据整体）

d.持久性：事务完成后，事务对数据库的所有更新将被保存到数据库，不能回滚

2.InnoDB是mySQL默认的存储引擎

默认的隔离级别是RR，并且在RR的隔离级别下更近一步，通过多版本并发控制（MVCC）解决不可重复读问题，加上间隙锁（也就是并发控制）解决幻读问题。因此InnoDB的RR隔离级别其实实现了串行化级别的效果，而保留了比较好的并发性能。

MySQL数据库为我们提供的四种隔离级别：

a、Serializable（串行化）：可避免脏读、不可重复读、幻读的发生；

b、Repeatable read（可重复读）：可避免脏读、不可重复读的发生；

c、Read committed（读已提交）：可避免脏读的发生；

d、Read uncommitted（读未提交）：最低级别，任何情况都无法保证；

从a----d隔离级别由高到低，级别越高，执行效率越低

3.InnoDB支持行级锁。

行级锁可以最大程度的支持并发，行级锁是由存储引擎层实现的。

锁：锁的主要作用是管理共享资源的并发访问，用于实现事务的隔离性

类型：共享锁（读锁）、独占锁（写锁)

MySQL锁的力度：表级锁（开销小、并发性低），通常在服务器层实现

行级锁（开销大、并发性高），只会在存储引擎层面进行实现

4、InnoDB是为处理巨大数据量的最大性能设计。

它的CPU效率可能是任何基于磁盘的关系型数据库引擎所不能匹敌的

5、InnoDB存储引擎完全与MySQL服务器整合

InnoDB存储引擎为在主内存中缓存数据和索引而维持它自己的缓冲池。InnoDB将它的表和索引在一个逻辑表空间中，表空间可以包含数个文件（或原始磁盘文件）；

6、InnoDB支持外键完整性约束

存储表中的数据时，每张表的存储都按照主键顺序存放，如果没有显示在表定义时指定主键。InnoDB会为每一行生成一个6字节的ROWID,并以此作为主键

7、InnoDB被用在众多需要高性能的大型数据库站点上

8、InnoDB中不保存表的行数（eg:select count(*)from table时，InnoDB需要扫描一遍整个表来计算有多少行）；清空整个表时，InnoDB是一行一行的删除，效率非常慢；

InnoDB不创建目录，使用InnoDB时，MySQL将在MySQL数据目录下创建一个名为ibdata1的10MB大小的自动扩展数据文件，以及两个名为ib_logfile0和ib_logfile1的5MB大小的日志文件

二、InnoDB引擎的底层实现

InnoDB的存储文件有两个，后缀名分别是 .frm和 .idb；其中 .frm是表的定义文件， .idb是表的数据文件。

1、InnoDB引擎采用B+Tree结构来作为索引结构

B-Tree（平衡多路查找树）：为磁盘等外存储设备设计的一种平衡查找树

系统从磁盘读取数据到内存时是以磁盘块位基本单位的，位于同一磁盘块中的数据会被一次性读取出来，而不是按需读取。

InnoDB存储引擎使用页作为数据读取单位，页是其磁盘管理的最小单位，默认page大小是16k.

系统的一个磁盘块的存储空间往往没有那么大，因此InnoDB每次申请磁盘空间时都会是若干地址连续磁盘块来达到页的大小16KB。

InnoDB在把磁盘数据读入到磁盘时会以页为基本单位，在查询数据时，如果一个页中的每条数据都能助于定位数据记录的位置，这将会减少磁盘I/O的次数，提高查询效率。

B-Tree结构的数据可以让系统高效的找到数据所在的磁盘块

B-Tree中的每个节点根据实际情况可以包含大量的关键字信息和分支，例

若建立索引的字段不是主键ID，则对该字段建索引，然后在叶子节点中存储的是该记录的主键，然后通过主键索引找到对应记录。

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