InnoDB引擎

逻辑存储结构

表空间（ibd文件），一个MySQL实例可以对应多个表空间，用存储记载，索引等数据。
段，分为数据段，索引段，回滚段，InnoDB是索引组织表，数据段就是b+树的叶子结点，索引段即为b+树的非叶子结点，段用来管理多个extent（区）。
区，表空间的单位结构，每个区的大小为1m。默认情况下，InnoDB存储引擎页的大小为16k，即一个区中一共有64个一连的页。
页，是InnoDB存储引擎磁盘管理的最小单位，每个页的大小默认为16kb，为了保证页的一连性，InnoDB存储引擎每次从磁盘申请4-5个区。
行，InnoDB存储引擎数据是按行举行存放的。

•         trx_id:每次对某条记载举行改动时，都会把对应的变乱id赋值给trx_id隐藏列。
  
•         Roll_pointer:每次对某条记载举行改动时，都会把旧的版本写入到undo日记中，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载修改之前的信息。
  

架构：

·内存结构：

Buffer Pool：缓存池是主内存中的一个地域，里面记载着缓存磁盘上经常操作的真实的数据，当实行增删改查操作的时候，会先从缓存池当中举行数据的操作，这样可以有效的减少对磁盘IO的直接操作，有效加速速度，当操作之后再以一定的时间频率刷新到磁盘当中。
缓存池当中以page为单位，底层采用链表数据管理page，根据状态将page分为三种种类：

•         free page：体现还未被利用。
  
•         clean page:体现被利用的page，数据还没有被修改过。
  
•         dirty page：脏页，被利用page，数据被修改过，其中数据与磁盘的数据产生了不同等。
  

change Buffer：更改缓冲区（针对非唯一的二级索引），在实行DML语句时，假如这些数据page没有在Buffer Pool中，不会直接操作磁盘，而会将数据变更更改在change Buffer中，在数据被读取时，再将数据合并恢复到Buffer Pool当中，再将合并后的数据刷新到磁盘中。
change Buffer的存在意义：
二级索引与聚集索引不同，二级索引通常是非唯一的，而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数中不相邻的二级索引页，如图所示，假如说没有change Buffer的话，每一次操作都会直接对二级索引树举行更新操作，假如每一次都操作磁盘，会造成大量的磁盘IO。有了Change Buffer之后，我们可以在缓冲池中举行合并处理，减少磁盘IO。

Adaptive Hash Index：自适应hash索引，用于优化Buffer Pool数据的查询，在InnoDB存储引擎会监控对表的查询，当观察到hash索引可以提高服从的时候，会自动举行开启，创建hash索引查询。
Log Buffer ：日记缓冲区，用来保存磁盘当中的log日记，默认为16mb，日记缓冲区的日记会定期刷新到磁盘当中，假如需要更新，插入大概删除等很多变乱，增加日记缓冲区的大小，可以有效节省磁盘IO。

•         参数： innodb_log_size：缓冲区大小。
  
•         innodb_flush_log_at_trx_commit:日记刷新到磁盘的时机。
  
  
  
  •                 1代表每次失误提交时写入并刷新到磁盘，
    
  •                 0代表日记每次秒写入并刷新到磁盘。
    
  •                 2代表每次变乱提交之后写入，并每秒刷新到磁盘一次。
    
         
  

磁盘结构：

system Tablespace: 系统表空间是更改缓冲区的存储地域，假如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，它也可能包罗表和索引数据。
file-per-table Tablespaces：每个表的文件表空间包罗单个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。
General Tablespaces：通用表空间，需要通过CREATE TABLESPACES 语法创建通用表空间，在创建表时，可以指定该表空间，该表空间，需要用户自己设置，不然不会产生。
undo Tablespaces：撤销表空间，MySQL实例在初始化时自动创建两个默认的undo表空间，用于存储undo log日记。
temporary tablespaces：inooDB利用暂时会话暂时表空间和全局暂时表空间，存储用户创建的暂时表等数据。
Doublewrite Buffer Files:双写缓冲区，当在内存结构当中的Buffer log当中举行数据的刷新的时候，会先将其操作写入双写缓冲区，防止系统异常时恢复数据。 文件以.dblwr
Redo Log：重做日记，该日记分为两个部分，重做日记缓冲区（redo log buffer）以及重做日记文件（redo log），前者实在内存当中，后者是在磁盘当中，当变乱提交之后会把所有的修改信息都存入到该日记当中，当刷新磁盘的时候，出现错误，方便数据的恢复。文件ib_logfile0和ib_logfile1。
后台线程：

后台线程：

•         后台线程的作用就是在合适的时机在将内存区的数据刷新到磁盘区
         
  
  后台线程重要分以下四类：
  
  
  
  •                 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当中，保持数据的同等性，还包括脏页的刷新，合并插入缓存，undo页的接纳。
      
                   
    
  •                 IO Thread
    
    
    
    •                         在InnoDB存储引擎中大量利用AIO来处理IO请求，这样可以极大的提高数据库的性能，而IO Thread重要负责这些IO的请求。
      
                   
    
  •                
    
    Purge Thread
    
    
    
    •                         重要用于接纳变乱已经提交的undo log，在变乱提交之后，undo log可能不消了，就对其举行接纳。
      
                   
    
  •                 Page Cleaner Thread
    
    
    
    •                         协助Master Thread举行刷新以及脏页到磁盘的线程，它可以减轻Master Thread的工作压力，减少阻塞。
      
                   
    
         
  

变乱原理

变乱是一组操作的聚集，它是一个不可分割的聚集，将操作举行同时提交大概撤销，要么变乱同时成功，要么同时失败。
redo log：重做日记，记载的是变乱在提交数据页的物理修改，用来保证变乱的长期性。redo log分为两部分重做日记缓冲区（redo log buffer）和重做日记文件（redo log file），前者在内存当中，后者在磁盘当中。

•         redo log buffer：存在于内存结构当中，在缓冲池当中的变乱举行提交，脏页开始同步磁盘之前，会记载下数据页的操作变革（redo log buffer），然后就会通过WAL机制，先行日记磁盘结构的（redo log file）生成文件。保证在脏页举行更新的情况下数据的长期化。
  

undo log：用以解决变乱的原子性，它被用于记载数据被修改之前的信息，作用包罗有提供回滚和MVCC（多版本并发控制）
undo log和redo log的记载物理日记不一样，undo log记载的是逻辑日记，记载的是数据实行之前的操作语句。
undo log销毁：undo log在变乱实行时产生，当变乱提交时，并不会立即删除，这些日记用来检查是否还用于MVCC。
undo log存储：undo log采用段的方式举行管理和记载，存放在前面的回滚段之中。
MVCC

当前读：
读取的是记载的最新版本，读取是还要保证其他并发变乱不能修改当前的记载，会对读取的记载举行加锁。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语句就是快照读，快照读，读取的是记载数据的可见版本，有可能是汗青数据，是非阻塞读。

•         Read Committed：每次select，都生成一个快照。
  
•         Repeatable Read：开启变乱后第一个select语句就是快照读的地方。
  
•         Serializable：快照读会退化为当前读。
  

MVCC：

•         全程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提供了一个非阻塞度功能。MVCC的具体实现，还需要依靠于数据库记载中的三个隐式字段，undo log日记，readView。
  
  
  
  •                 记载当中的隐藏字段
    
    
    
    •                         DB_TRX_ID:近来修改变乱的ID，记载着插入这条记载或修改改记载的变乱ID
      
    •                         DB_ROLL_PTR：回滚指针，指向这条记载的上一个版本，用于配合undo log，指向上一个版本。
      
    •                         DB_ROW_ID：隐藏主键，假如表结构没有主键，将会生成该隐藏字段。
      
                   
    
  •                 undo log日记：
    
    
    
    •                         undo log日记当实行insert时，产生undo log日记只在回滚时需要，在变乱提交后，可被立即删除。
      
    •                         在update，delete的时候，产生的undo log日记不但在回滚时需要，在快照的时候也需要。
      
    •                         undo log版本链
                             
      
      不同变乱或雷同变乱对同一条记载举行修改，会导致该记载的undo log生成一条版本链表，链表的头部是最新的旧记载，链表的尾部是最早的旧记载。
      
                   
    
  •                 readView
    
    
    
    •                         快照读sql实行时MVCC提供数据的依据，记载并维护系统当前活泼的变乱id.
      
    •                         四个核心字段：
      
      
      
      •                                
        
        不同的隔离级别，生成Readview的时机不同 READ COMMITTED :在变乱中每一次实行快照读时生成ReadView。 REPEATABLE READ:仅在变乱中第一次实行快照读时生成ReadView，后续复用该ReadView。
        
                             
      
                   
    
         
  

上图为在RC隔离级别下的MVCC的实现readview的快照读的示意。
在RR的隔离条件下，RR相较于RC解决了可重复读的问题，所以不难想出，具体的套用规则和RC是一样的。

原子性：undo log
长期性：redo log
同等性：undo log+redo log
隔离性：锁+MVCC