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前言

• 和大多数数据库不同，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。

1、MySQL 存储引擎概述

• 插件式存储引擎是 MySQL 数据库最重要的特性之一，用户可以根据应用的需要选择如何存储和索引数据、是否使用事务等。MySQL 默认支持多种存储引擎，以适用于不同领域的数据库应用需要，用户可以通过选择使用不同的存储引擎提高应用的效率，提供灵活的存储，用户甚至可以按照自己的需要定制和使用自己的存储引擎，以实现最大程度的可定制性。

• MySQL 5.0 支持的存储引擎包括 MyISAM、InnoDB、BDB、MEMORY、MERGE、EXAMPLE、NDB Cluster、ARCHIVE、CSV、BLACKHOLE、FEDERATED 等，其中 InnoDB 和 BDB 提供事务安全表，其他存储引擎都是非事务安全表。

• 创建新表时如果不指定存储引擎，那么系统就会使用默认存储引擎，MySQL 5.5 之前的默认存储引擎是 MyISAM，5.5 之后改为了 InnoDB。

1.1 常用存储引擎对比

• 常用存储引擎对比

  特点	MyISAM	InnoDB	MEMORY	MERGE	NDB
  存储限制	有	64 TB	有	没有	有
  事物安全		支持
  锁机制	表锁	行锁	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		支持
  全文索引	支持
  集群索引		支持
  数据缓存		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	低	高	N/A	低	低
  内存使用	低	高	中等	低	高
  批量插入的速度	高	低	高	高	高
  支持外键		支持

1.2 MySQL 存储引擎设置

• 1）查询当前数据库支持的存储引擎

  >  show engines;
  
      +--------------------+---------+----------------------------------------------------------------+--------------+------+------------+
      | Engine             | Support | Comment                                                        | Transactions | XA   | Savepoints |
      +--------------------+---------+----------------------------------------------------------------+--------------+------+------------+
      | ARCHIVE            | YES     | Archive storage engine                                         | NO           | NO   | NO         |
      | BLACKHOLE          | YES     | /dev/null storage engine (anything you write to it disappears) | NO           | NO   | NO         |
      | MRG_MYISAM         | YES     | Collection of identical MyISAM tables                          | NO           | NO   | NO         |
      | FEDERATED          | NO      | Federated MySQL storage engine                                 | NULL         | NULL | NULL       |
      | MyISAM             | YES     | MyISAM storage engine                                          | NO           | NO   | NO         |
      | PERFORMANCE_SCHEMA | YES     | Performance Schema                                             | NO           | NO   | NO         |
      | InnoDB             | DEFAULT | Supports transactions, row-level locking, and foreign keys     | YES          | YES  | YES        |
      | MEMORY             | YES     | Hash based, stored in memory, useful for temporary tables      | NO           | NO   | NO         |
      | CSV                | YES     | CSV storage engine                                             | NO           | NO   | NO         |
      +--------------------+---------+----------------------------------------------------------------+--------------+------+------------+
      9 rows in set (0.00 sec)

  > show variables like 'have%';
  
      +------------------------+----------+
      | Variable_name          | Value    |
      +------------------------+----------+
      | have_compress          | YES      |
      | have_dynamic_loading   | YES      |
      | have_geometry          | YES      |
      | have_openssl           | YES      |
      | have_profiling         | YES      |
      | have_query_cache       | NO       |
      | have_rtree_keys        | YES      |
      | have_ssl               | YES      |
      | have_statement_timeout | YES      |
      | have_symlink           | DISABLED |
      +------------------------+----------+
      10 rows in set (0.00 sec)

• 2）查看当前默认存储引擎

  > show variables like 'table_type';
  
      +---------------+--------+
      | Variable_name | Value  |
      +---------------+--------+
      | table_type    | InnoDB |
      +---------------+--------+
      1 row in set (0.00 sec)

• 3）设置新建表的存储引擎

  # create table 表名 (
        列名称字段 数据类型(长度) 约束条件,
        列名称字段 数据类型(长度) 约束条件
    ) engine = 存储引擎名;
  > create table ai (
     i bigint(20) not null auto_increment,
     primary key(i)
    ) engine = MyISAM;
  
      Query OK, 0 rows affected (0.08 sec)

• 4）修改已有表的存储引擎

  # 修改已有表的存储引擎
  # alter table 表名 engine = 存储引擎名;
  > alter table ai engine = InnoDB;
  
      Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
      Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

• 5）显示表的存储引擎

  # 显示表的存储引擎
  # show create table 表名;
  > show create table ai;
  
      +-------+-----------------------------------------------------------------------------------------+
      | Table | Create Table                                                                            |
      +-------+-----------------------------------------------------------------------------------------+
      | ai    | CREATE TABLE `ai` (
                                    `i` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
                                    PRIMARY KEY (`i`)
                                  ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci    |
      +-------+-----------------------------------------------------------------------------------------+
      1 row in set (0.01 sec)

2、MyISAM 存储引擎

• MyISAM 是 MySQL 默认的存储引擎。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。

• 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适合的。MyISAM 是在 Web、数据仓储和其他应用环境下最常使用的存储引擎之一。

2.1 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，但扩展名分别是：

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

• 数据文件和索引文件可以放置在不同的目录，平均分布 IO，获得更快的速度。

• 要指定索引文件和数据文件的路径，需要在创建表的时候通过 DATA DIRECTORY 和 INDEX DIRECTORY 语句指定，也就是说不同 MyISAM 表的索引文件和数据文件可以放置到不同的路径下。文件路径需要是绝对路径，并且具有访问权限。

• MyISAM 类型的表可能会损坏，原因可能是多种多样的，损坏后的表可能不能被访问，会提示需要修复或者访问后返回错误的结果。

• MyISAM 类型的表提供修复的工具，可以用 CHECK TABLE 语句来检查 MyISAM 表的健康，并用 REPAIR TABLE 语句修复一个损坏的 MyISAM 表。

• 表损坏可能导致数据库异常重新启动，需要尽快修复并尽可能地确认损坏的原因。

2.2 存储格式

• MyISAM 的表还支持 3 种不同的存储格式，分别是：

  • 静态（固定长度）表
  • 动态表
  • 压缩表

• 其中，静态表是默认的存储格式。静态表中的字段都是非变长字段，这样每个记录都是固定长度的，这种存储方式的优点是存储非常迅速，容易缓存，出现故障容易恢复；缺点是占用的空间通常比动态表多。静态表的数据在存储时会按照列的宽度定义补足空格，但是在应用访问的时候并不会得到这些空格，这些空格在返回给应用之前已经去掉。

  • 但是也有些需要特别注意的问题，如果需要保存的内容后面本来就带有空格，那么在返回结果的时候也会被去掉，开发人员在编写程序的时候需要特别注意，因为静态表是默认的存储格式，开发人员可能并没有意识到这一点，从而丢失了尾部的空格。

• 动态表中包含变长字段，记录不是固定长度的，这样存储的优点是占用的空间相对较少，但是频繁地更新和删除记录会产生碎片，需要定期执行 OPTIMIZE TABLE 语句或 myisamchk-r 命令来改善性能，并且在出现故障时恢复相对比较困难。

• 压缩表由 myisampack 工具创建，占据非常小的磁盘空间。因为每个记录是被单独压缩的，所以只有非常小的访问开支。

3、InnoDB 存储引擎

• InnoDB 存储引擎提供了具有提交、回滚和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。

• 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以外，还包括很多的更新、删除操作，那么 InnoDB 存储引擎应该是比较合适的选择。InnoDB 存储引擎除了有效地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（Commit）和回滚（Rollback），对于类似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 都是合适的选择。

3.1 自动增长列

• 1）InnoDB 表的自动增长列可以手工插入，但是插入的值如果是空或者 0，则实际插入的将是自动增长后的值。

  > create table autoincre_demo (
      i smallint not null auto_increment, 
      name varchar(10), primary key(i)
    ) engine = innodb;
  
      Query OK, 0 rows affected (0.04 sec)
  
  > insert into autoincre_demo values (1, '1'), (0, '2'), (null, '3');
  
      Query OK, 3 rows affected (0.09 sec)
      Records: 3  Duplicates: 0  Warnings: 0
  
  > select * from autoincre_demo;
  
      +---+------+
      | i | name |
      +---+------+
      | 1 | 1    |
      | 2 | 2    |
      | 3 | 3    |
      +---+------+
      3 rows in set (0.00 sec)

• 2）可以通过 alter table *** auto_increment = n; 语句强制设置自动增长列的初始值。

  • 默认从 1 开始。
  • 该强制的默认值是保留在内存中的，如果该值在使用之前数据库重新启动，那么这个强制的默认值就会丢失，就需要在数据库启动以后重新设置。

• 3）可以使用 last_insert_id() 查询当前线程最后插入记录使用的值。如果一次插入了多条记录，那么返回的是第一条记录使用的自动增长值。

  > insert into autoincre_demo values(4, '4');
  
      Query OK, 1 row affected (0.05 sec)
  
  > select last_insert_id();
  
      +------------------+
      | last_insert_id() |
      +------------------+
      |                2 |
      +------------------+
      1 row in set (0.01 sec)
  
  > insert into autoincre_demo (name) values ('5'), ('6'), ('7');
  
      Query OK, 3 rows affected (0.01 sec)
      Records: 3  Duplicates: 0  Warnings: 0
  
  > select last_insert_id();
  
      +------------------+
      | last_insert_id() |
      +------------------+
      |                5 |
      +------------------+
      1 row in set (0.00 sec)

• 4）对于 InnoDB 表，自动增长列必须是索引。如果是组合索引，也必须是组合索引的第一列，但是对于 MyISAM 表，自动增长列可以是组合索引的其他列，这样插入记录后，自动增长列是按照组合索引的前面几列进行排序后递增的。

  > create table autoincre_demo (
      d1 smallint not null auto_increment, 
      d2 smallint not null, 
      name varchar(10), 
      index(d2, d1)
    ) engine = myisam; 
  
      Query OK, 0 rows affected (0.07 sec)
  
  > insert into 
      autoincre_demo 
      (d2, name) 
    values 
      (2, '2'), (3, '3'), (4, '4'), (2, '2'), (3, '3'), (4, '4');
  
      Query OK, 6 rows affected (0.01 sec)
      Records: 6  Duplicates: 0  Warnings: 0
  
  > select * from autoincre_demo;
  
      +----+----+------+
      | d1 | d2 | name |
      +----+----+------+
      |  1 |  2 | 2    |
      |  1 |  3 | 3    |
      |  1 |  4 | 4    |
      |  2 |  2 | 2    |
      |  2 |  3 | 3    |
      |  2 |  4 | 4    |
      +----+----+------+
      6 rows in set (0.00 sec)

  • 创建一个新的 MyISAM 类型的表 autoincre_demo，自动增长列 d1 作为组合索引的第二列，对该表插入一些记录后，可以发现自动增长列是按照组合索引的第一列 d2 进行排序后递增的。

3.2 外键约束

• 1）MySQL 支持外键的存储引擎只有 InnoDB，在创建外键的时候，要求父表必须有对应的索引，子表在创建外键的时候也会自动创建对应的索引。

  > create table country (
      country_id smallint unsigned not null auto_increment, 
      country varchar(50) not null, 
      last_update timestamp not null default current_timestamp on update current_timestamp, 
  
      primary key (country_id)
  
    ) engine = InnoDB default charset = utf8;
  
      Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.05 sec)
  
  > create table city (
      city_id smallint unsigned not null auto_increment, 
      city varchar(50) not null, 
      country_id smallint unsigned not null, 
      last_update timestamp not null default current_timestamp on update current_timestamp, 
  
      primary key(city_id), 
      key idx_fk_country_id(country_id),
  
      # constraint 约束名称 foreign key(外键名称) references 源表(主键名称)
      constraint fk_city_country foreign key(country_id) references country(country_id) on delete restrict on update cascade 
  
    ) engine = InnoDB default charset = utf8;
  
      Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.07 sec)

  • country 表是父表，country_id 为主键索引，city 表是子表，country_id 字段为外键，对应于 country 表的主键 country_id。

• 2）在创建索引时，可以指定在删除、更新父表时，对子表进行的相应操作，包括 restrict、cascade、set null 和 no action。选择后两种方式的时候要谨慎，可能会因为错误的操作导致数据的丢失。

  • restrict 和 no action 相同，是指限制在子表有关联记录的情况下父表不能更新；
  • cascade 表示父表在更新或者删除时，更新或者删除子表对应记录；
  • set null 则表示父表在更新或者删除的时候，子表的对应字段被 set nullL。

  > select * from country where country_id = 1;
  
      +------------+-------------+---------------------+
      | country_id | country     | last_update         |
      +------------+-------------+---------------------+
      |          1 | Afghanistan | 2006-02-15 04:44:00 |
      +------------+-------------+---------------------+
      1 row in set (0.00 sec)
  
  > select * from city where country_id = 1;
  
      +---------+-------+------------+---------------------+
      | city_id | city  | country_id | last_update         |
      +---------+-------+------------+---------------------+
      |     251 | Kabul |          1 | 2006-02-15 04:45:25 |
      +---------+-------+------------+---------------------+
      1 row in set (0.00 sec)
  
  > delete from country where country_id=1;
  
      ERROR 1451 (23000): Cannot delete or update a parent row: 
      a foreign key constraint fails ('sakila/city', CONSTRAINT 'fk_city_country' 
      FOREIGN KEY ('country_id') REFERENCES 'country' ('country_id') ON UPDATE CASCADE)
  
  > update country set country_id = 10000 where country_id = 1;
  
      Query OK, 1 row affected (0.04 sec)
      Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
  
  > select * from country where country = 'Afghanistan';
  
      +------------+-------------+---------------------+
      | country_id | country     | last_update         |
      +------------+-------------+---------------------+
      |      10000 | Afghanistan | 2007-07-17 09:45:23 |
      +------------+-------------+---------------------+
      1 row in set (0.00 sec)
  
  > select * from city where city_id = 251;
  
      +---------+-------+------------+---------------------+
      | city_id | city  | country_id | last_update         |
      +---------+-------+------------+---------------------+
      |     251 | Kabul |      10000 | 2006-02-15 04:45:25 |
      +---------+-------+------------+---------------------+
      1 row in set (0.00 sec)

  • 当某个表被其他表创建了外键参照，那么该表的对应索引或者主键禁止被删除。

• 3）在导入多个表的数据时，如果需要忽略表之前的导入顺序，可以暂时关闭外键的检查；同样，在执行 load data 和 alter table 操作的时候，可以通过暂时关闭外键约束来加快处理的速度，关闭的命令是 set foreign_key_checks = 0;，执行完成之后，通过执行 set foreign_key_checks = 1; 语句改回原状态。

• 4）对于 InnoDB 类型的表，外键的信息通过使用 show create table 或者 show table status 命令都可以显示。

  # show create table 表名;
  > show create table city;
  
      +-------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
      | Table | Create Table                                                                                                                         |
      +-------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
      | city  | CREATE TABLE `city` (
                                      `city_id` smallint(5) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
                                      `city` varchar(50) NOT NULL,
                                      `country_id` smallint(5) unsigned NOT NULL,
                                      `last_update` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
                                      PRIMARY KEY (`city_id`),
                                      KEY `idx_fk_country_id` (`country_id`),
                                      CONSTRAINT `fk_city_country` FOREIGN KEY (`country_id`) REFERENCES `country` (`country_id`) ON UPDATE CASCADE
                                    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8                                                                             |
      +-------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
      1 row in set (0.00 sec)
  
  # show table status like 表名;
  > show table status like 'city';
  
      +------+--------+---------+------------+------+----------------+-------------+-----------------+--------------+-----------+----------------+
      | Name | Engine | Version | Row_format | Rows | Avg_row_length | Data_length | Max_data_length | Index_length | Data_free | Auto_increment |
      +------+--------+---------+------------+------+----------------+-------------+-----------------+--------------+-----------+----------------+
      | city | InnoDB |      10 | Dynamic    |    0 |              0 |       16384 |               0 |        16384 |         0 |              1 |
      +------+--------+---------+------------+------+----------------+-------------+-----------------+--------------+-----------+----------------+
  
       ---------------------+-------------+------------+-----------------+----------+----------------+---------+
        Create_time         | Update_time | Check_time | Collation       | Checksum | Create_options | Comment |
       ---------------------+-------------+------------+-----------------+----------+----------------+---------+
        2018-06-21 18:58:55 | NULL        | NULL       | utf8_general_ci |     NULL |                |         |
       ---------------------+-------------+------------+-----------------+----------+----------------+---------+
  
      1 row in set (0.06 sec)

3.3 存储方式

• InnoDB 存储表和索引有以下两种方式。

  • 使用共享表空间存储，这种方式创建的表的表结构保存在 .frm 文件中，数据和索引保存在 innodb_data_home_dir 和 innodb_data_file_path 定义的表空间中，可以是多个文件。
  • 使用多表空间存储，这种方式创建的表的表结构仍然保存在 .frm 文件中，但是每个表的数据和索引单独保存在 .ibd 中。如果是个分区表，则每个分区对应单独的 .ibd 文件，文件名是 “表名+分区名”，可以在创建分区的时候指定每个分区的数据文件的位置，以此来将表的 IO 均匀分布在多个磁盘上。

• 要使用多表空间的存储方式，需要设置参数 innodb_file_per_table，并且重新启动服务后才可以生效，对于新建的表按照多表空间的方式创建，已有的表仍然使用共享表空间存储。如果将已有的多表空间方式修改回共享表空间的方式，则新建表会在共享表空间中创建，但已有的多表空间的表仍然保存原来的访问方式。所以多表空间的参数生效后，只对新建的表生效。

• 多表空间的数据文件没有大小限制，不需要设置初始大小，也不需要设置文件的最大限制、扩展大小等参数。

• 对于使用多表空间特性的表，可以比较方便地进行单表备份和恢复操作，但是直接复制 .ibd 文件是不行的，因为没有共享表空间的数据字典信息，直接复制的 .ibd 文件和 .frm 文件恢复时是不能被正确识别的，但可以通过以下命令将备份恢复到数据库中，但是这样的单表备份，只能恢复到表原来所在的数据库中，而不能恢复到其他的数据库中。如果要将单表恢复到目标数据库，则需要通过 mysqldump 和 mysqlimport 来实现。

  alter table tbl_name discard tablespace;
  alter table tbl_name import tablespace;

• 即便在多表空间的存储方式下，共享表空间仍然是必须的，InnoDB 把内部数据词典和在线重做日志放在这个文件中。

MySQL 存储引擎

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