Day55 【概念解析】InnoDB

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前言

💡

InnoDB在MySQL 5.5.5之后，作为默认引擎的存在，是需要着重学习的，也是数据库相关领域考察的重点。

整理定义

InnoDB引擎概述

InnoDB是MySQL默认的通用存储引擎。默认情况下，InnoDB将数据存储在一系列的数据文件中，这些文件统被称为表空间(tablespace)。表空间本质上是一个由InnoDB自己管理的黑盒。
InnoDB使用MVCC来实现高并发性，并实现了所有4个SQL标准隔离级别。InnoDB默认为REPEATABLE READ隔离级别，并且通过间隙锁(next-key locking)策略来防止在这个隔离级别上的幻读：InnoDB不只锁定在查询中涉及的行，还会对索引结构中的间隙进行锁定，以防止幻行被插入。
InnoDB表是基于聚簇索引构建的。InnoDB的索引结构与MySQL其他大部分存储引擎有很大的不同。聚簇索引提供了非常快速的主键查找。但是，因为二级索引（secondary index，非主键索引）需要包含主键列，如果主键较大，则其他索引也会很大。如果表中的索引较多，主键应当尽量小。
InnoDB内部做了很多优化。其中包括从磁盘预取数据的可预测性预读、能够自动在内存中构建哈希索引以进行快速查找的自适应哈希索引(adaptive hash index)，以及用于加速插入操作的插入缓冲区(insert buffer)。
——《高性能MySQL》

复述展开

InnoDB是MySQL的默认存储引擎，它是一个提供高性能、高可靠性和高并发的存储引擎。以下是我对InnoDB的一些理解：

事务支持：InnoDB支持ACID事务，这是它最重要的特性之一。事务可以帮助保证数据的一致性和完整性。

行级锁定：InnoDB支持行级锁定，这意味着在进行数据修改（如UPDATE或DELETE）时，只有被修改的数据行被锁定，其他行仍然可以被其他事务访问。这大大提高了并发性能。

支持外键：InnoDB支持外键和引用完整性，这是其他许多MySQL存储引擎不支持的。

MVCC：InnoDB通过使用多版本并发控制（MVCC）来解决读-写冲突，从而使得读操作不会被写操作阻塞，提高了数据库的并发读写能力。

数据恢复能力：InnoDB有很好的崩溃恢复能力，通过日志和事务的回滚操作，可以恢复到崩溃前的状态。

支持B+树索引：InnoDB使用B+树作为索引结构，数据文件是索引的一部分，主键索引的叶节点就是数据节点。这种方式称为索引组织表。

支持全文索引：从MySQL 5.6版本开始，InnoDB也开始支持全文索引，这使得它可以进行全文搜索。

支持数据压缩：从MySQL 5.1版本开始，InnoDB支持表和索引的压缩，可以节省存储空间。

总的来说，InnoDB是一个功能强大、性能高效的存储引擎，特别适合处理大量的读写操作和需要事务支持的应用。

What is InnoDB?

InnoDB 是数据库管理系统 MySQL 和 MariaDB 的存储引擎。自2010年MySQL 5.5.5发布以来，它取代了MyISAM成为MySQL的默认表类型。

如果直接使用 create table 语句不带 engine 关键字，那么会创建一个 InnoDB 的表。

InnoDB 的主要优势

其DML操作遵循ACID模型，事务具有提交、回滚和崩溃恢复功能，以保护用户数据。

行级锁定和 Oracle 风格的一致性读取提高了多用户并发性和性能。

InnoDB 表在磁盘上排列数据以根据主键优化查询。每个 InnoDB 表都有一个称为聚集索引的主键索引，用于组织数据以最大程度地减少主键查找的 I/O。

为了保持数据完整性，InnoDB 支持 FOREIGN KEY 约束。使用外键，会检查插入、更新和删除，以确保它们不会导致相关表之间出现不一致。

InnoDB 最佳实践

为每个表指定一个主键，使用最频繁查询的列或列，或者如果没有明显的主键，则使用自动增量值。

无论何时根据这些表的相同ID值从多个表中提取数据，都使用连接。为了快速的连接性能，在连接列上定义外键，并在每个表中用相同的数据类型声明这些列。添加外键确保引用的列被索引，这可以提高性能。外键还将删除和更新传播到所有受影响的表，并阻止在子表中插入数据，如果父表中不存在相应的ID。

关闭自动提交。每秒提交数百次会限制性能（受存储设备的写速度限制）。

将相关的DML操作组合成事务，用START TRANSACTION和COMMIT语句将它们括起来。

不要使用LOCK TABLES语句。InnoDB可以处理多个会话同时读写同一张表，而不牺牲可靠性或高性能。要获得一组行的独占写访问权限，使用SELECT ... FOR UPDATE语法仅锁定你打算更新的行。

启用innodb_file_per_table变量或使用通用表空间将表的数据和索引放入单独的文件中，而不是系统表空间。innodb_file_per_table变量默认启用。

评估您的数据和访问模式是否受益于InnoDB表或页面压缩功能。您可以在不牺牲读/写能力的情况下压缩InnoDB表。

使用--sql_mode=NO_ENGINE_SUBSTITUTION选项运行服务器，以防止使用您不想使用的存储引擎创建表。

💡

总之，使用InnoDB表时的最佳实践包括为每个表指定主键、使用连接、关闭自动提交、将DML操作分组到事务中、避免使用LOCK TABLES语句、启用innodb_file_per_table变量、评估数据压缩功能的适用性以及使用NO_ENGINE_SUBSTITUTION SQL模式。遵循这些最佳实践可以帮助您充分利用InnoDB存储引擎的性能和功能。

理解体会

InnoDB 存储引擎特性表

特性	是否支持
B-tree索引	是
备份/点恢复（在服务器上实现，而不是在存储引擎上实现）	是
集群数据库支持	否
聚簇索引	是
数据压缩	是
数据缓存	是
数据加密	是（通过服务器的加密函数实现；在MySQL 5.7及以后版本，支持数据静态加密）
外键支持	是
全文搜索索引	是（在MySQL 5.6及以后版本，支持FULLTEXT索引）
地理空间数据类型支持	是
地理空间索引支持	是（在MySQL 5.7及以后版本，支持地理空间索引）
哈希索引	否（InnoDB内部使用哈希索引作为其自适应哈希索引特性）
索引缓存	是
锁定粒度	行级
MVCC（多版本并发控制）	是
复制支持（在服务器上实现，而不是在存储引擎上实现）	是
存储限制	64TB
T-tree索引	否
事务	是
更新数据字典的统计信息	是

与其他引擎对比：

特性	MyISAM	Memory	InnoDB	Archive	NDB
B-tree索引	是	是	是	否	否
备份/点恢复	是	是	是	是	是
集群数据库支持	否	否	否	否	是
聚簇索引	否	否	是	否	否
数据压缩	是（注2）	否	是	是	否
数据缓存	否	N/A	是	否	是
数据加密	是（注3）	是（注3）	是（注4）	是（注3）	是（注5）
外键支持	否	否	是	否	是
全文搜索索引	是	否	是（注6）	否	否
地理空间数据类型支持	是	否	是	是	是
地理空间索引支持	是	否	是（注7）	否	否
哈希索引	否	是	否（注8）	否	是
索引缓存	是	N/A	是	否	是
锁定粒度	表级	表级	行级	行级	行级
MVCC（多版本并发控制）	否	否	是	否	否
复制支持	是	有限（注9）	是	是	是
存储限制	256TB	RAM	64TB	无	384EB
T-tree索引	否	否	否	否	是
事务	否	否	是	否	是
更新数据字典的统计信息	是	是	是	是	是

注：

在服务器上实现，而不是在存储引擎上实现。

只有在使用压缩行格式时，才支持压缩的MyISAM表。使用MyISAM的压缩行格式的表是只读的。

通过服务器的加密函数实现。

通过服务器的加密函数实现；在MySQL 5.7及以后版本，支持数据静态加密。

通过服务器的加密函数实现；从NDB 8.0.22开始，支持加密的NDB备份；从NDB 8.0.29开始，支持透明的NDB文件系统加密。

在MySQL 5.6及以后版本，支持FULLTEXT索引。

在MySQL 5.7及以后版本，支持地理空间索引。

InnoDB内部使用哈希索引作为其自适应哈希索引特性。

参考：

MySQL :: MySQL 8.0 Reference Manual :: 15.1 Introduction to InnoDB

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