MySQL的Innodb和myisam儲存引擎（持續更新）

MySQL存儲引擎的問題一直在面試的中頻繁出現，理解MySQL的存儲引擎的工作原理有助於在使用MySQL的過程中對查詢原理理解更加深刻。

innodb：目前MySQL的默認存儲引擎，也是使用最爲廣泛的存儲引擎，特點：

• 支持事務，支持外鍵，一致性非鎖定讀，行級鎖的設定

  • 事務：一組原子性的操作，這組操作要麼全部發生並完成，要麼全部都不發生。事務把數據庫從一種一致性狀態轉換爲另一種一致性狀態。
    • 事務的特性：事務具有ACID四種特性，即原子性、一致性、隔離性、持久性
      • 原子性（A）：只一個不可分割的操作，要麼全部正確執行，要麼全部都不執行。
      • 一致性（C）： 指事務從開始到結束後，數據庫的完整性約束沒有被破壞。
        • 完整性約束：用於確定關係型數據庫裏面數據的完整性和一致性。
      • 隔離性（I）：每個讀寫事務之間是分開的，在事務提交前對其他事務是不可見的。
      • 持久性（D）：指事務一旦提交，其改變結果就是永久性的，即使宕機也能恢復。
  • 外鍵：用於與其他表建立連接，一個表的外鍵有可能是另外一個表的主鍵，所以在刪除時需要做一下確認。
  • 一致性非鎖定讀：是innodb通過多版本控制的方式讀取當前執行時間數據庫中的數據，如果被讀的數據行被加了排它鎖，在讀取該行數據時並不會等待數據的釋放，而是讀取改行的一個快照數據。
  • 行級鎖的設定：行鎖大幅度提高了多用戶併發操作的性能。但是InnoDB的行鎖，只是在WHERE的主鍵是有效的，非主鍵的WHERE都會鎖全表的

• innodb存儲引擎採用聚集的方式存儲，因此每張表的存儲順序都是按主鍵的順序存儲的。如果沒有爲表指定主鍵，那麼innodb會爲每一行生成一個6字節的ROWID並以此作爲主鍵。想要理解聚集的存儲方式可以參考理解InnoDB的聚集索引。

• innodb存儲引擎通過MVCC（多版本併發控制）獲得高併發性，並提供了插入緩衝、二次寫、自適應hash索引和預讀等高性能、高可用功能。

  • MVCC多版本併發控制：提供了一致性讀不加鎖的重要特性，這樣一致性讀不會阻塞更新，從而提升了數據庫的性能。更多關於MVCC機制可以參考InnoDB的MVCC機制。
  • 插入緩衝：Insert Buffer 用於非聚集索引的插入和更新操作。先判斷插入的非聚集索引是否在緩存池中，如果在則直接插入，否則插入到 Insert Buffer 對象裏。再以一定的頻率進行 Insert Buffer 和輔助索引葉子節點的 merge 操作，將多次插入合併到一個操作中，提高對非聚集索引的插入性能。
    • 使用插入緩衝的兩個條件：（1）索引是輔助索引；（2）索引不唯一。如果索引唯一還要去查找索引頁進行檢查唯一性，就失去了 Insert Buffer 離散插入的性能
  • 二次寫：如果數據庫發生宕機時，可以通過重做日誌對該頁進行恢復，但是如果該頁本身已經損壞了，進行重做恢復是沒有意義的。因此引入了"二次寫"方案，提高數據頁的穩定性。
  • 自適應哈希（hash）索引：InnoDB 會監控對錶上各個索引頁的查詢，如果觀察到通過哈希索引可以帶來性能提升，則自動建立哈希索引。自適應哈希索引通過緩存池的 B+ 樹頁構造而來，因此建立速度很快。
  • 預讀機制：就是發起一個I/O請求，異步地在緩衝池中預先回遷若干個頁面（預計很快就會需要的頁面），這些請求在一個範圍內引入所有頁面。

• innodb存儲引擎默認的隔離級別爲重複性讀，並採用間歇鎖來避免幻讀。

  • 隔離級別：SQL標準定義了4類隔離級別，包括了一些具體規則，用來限定事務內外的改變哪些是可見的，哪些是不可見。低級別的隔離級一般支持更高的併發處理，並擁有更低的系統開銷。
    • Read Uncommitted（讀取未提交內容）
      在該隔離級別，所有事務都可以看到其他未提交事務的執行結果。本隔離級別很少用於實際應用，因爲它的性能也不比其他級別好多少。讀取未提交的數據，也被稱之爲髒讀（Dirty Read）。
    • Read Committed（讀取提交內容）
      這是大多數數據庫系統的默認隔離級別（但不是MySQL默認的）。它滿足了隔離的簡單定義：一個事務只能看見已經提交事務所做的改變。這種隔離級別也支持所謂的不可重複讀（Nonrepeatable Read），因爲同一事務的其他實例在該實例處理其間可能會有新的commit，所以同一select可能返回不同結果。
    • Repeatable Read（可重讀）
      這是MySQL的默認事務隔離級別，它確保同一事務的多個實例在併發讀取數據時，會看到同樣的數據行。不過理論上，這會導致另一個棘手的問題：幻讀Phantom Read）。簡單的說，幻讀指當用戶讀取某一範圍的數據行時，另一個事務又在該範圍內插入了新行，當用戶再讀取該範圍的數據行時，會發現有新的“幻影”行。InnoDB和Falcon存儲引擎通過多版本併發控制（MVCC，Multiversion Concurrency Control）機制解決了該問題。
    • erializable（可串行化）
      這是最高的隔離級別，它通過強制事務排序，使之不可能相互衝突，從而解決幻讀問題。簡言之，它是在每個讀的數據行上加上共享鎖。在這個級別，可能導致大量的超時現象和鎖競爭。
    • 這四種隔離級別採取不同的鎖類型來實現，若讀取的是同一個數據的話，就容易發生問題。例如： 髒讀(Drity Read)：某個事務已更新一份數據，另一個事務在此時讀取了同一份數據，由於某些原因，前一個RollBack了操作，則後一個事務所讀取的數據就會是不正確的。不可重複讀(Non-repeatable read):在一個事務的兩次查詢之中數據不一致，這可能是兩次查詢過程中間插入了一個事務更新的原有的數據。幻讀(Phantom Read):在一個事務的兩次查詢中數據筆數不一致，例如有一個事務查詢了幾列(Row)數據，而另一個事務卻在此時插入了新的幾列數據，先前的事務在接下來的查詢中，就會發現有幾列數據是它先前所沒有的。

myisam：在MySQL 5.1 及之前的版本，MyISAM是默認引擎。MyISAM提供的大量的特性，包括全文索引、壓縮、空間函數（GIS）等，但MyISAM並不支持事務以及提供行級鎖，並且一個毫無疑問的缺陷是崩潰後無法安全恢復。

• 不支持事務，表級鎖的設計，支持全文索引（innodb5.6版本後支持），MyISAM允許沒有主鍵的表存在

  • 表級鎖：只支持表級鎖，用戶在操作myisam表時，select，update，delete，insert語句都會給表自動加鎖，如果加鎖以後的表滿足insert併發的情況下，可以在表的尾部插入新的數據。
  • 全文索引：如果希望通過關鍵詞的匹配來進行查詢過濾，那麼就需要基於相似度的查詢，而不是原來的精確值的比較，全文索引就是爲這種場景所設計的

• myisam的存儲結構會在磁盤上分我三個文件進行存儲，分別是：.frm文件用於保存表格定義；MYD文件用於保存數據；MYI文件用於存儲索引