MySQL 存储结构与文件布局

存储结构

表空间

共享表空间

• 所有表和索引共享一个或多个表空间文件
• 默认文件：ibdata1, ibdata2等
• 存储系统表、撤销日志、临时表等
• 适合小型数据库或集中管理场景

独立表空间

• 每个表有自己独立的表空间文件
• 文件命名格式：table_name.ibd
• 存储表数据和索引
• 便于管理和维护
• MySQL 5.6及以上版本默认使用

数据文件结构

段（Segment）

• 由一个或多个区组成
• 用于存储表数据、索引等
• 分为数据段、索引段、回滚段等

区（Extent）

• 由连续的页组成
• 默认大小为1MB
• 包含64个连续页（每页16KB）
• 用于减少I/O操作

页（Page）

• MySQL的基本存储单位
• 默认大小为16KB
• 可以通过配置调整
• 包含数据页、索引页、undo页等

行（Row）

• 存储表中的一行数据
• 包含行头、数据和指针
• 支持变长和定长数据类型
• 行格式包括COMPACT、REDUNDANT、DYNAMIC等

文件布局

数据目录结构

MySQL数据目录包含以下主要文件和目录：

• 数据库目录：每个数据库对应一个子目录
• 表文件：存储表结构和数据
• 日志文件：记录数据变更和服务器状态
• 配置文件：存储服务器配置
• pid文件：存储进程ID
• socket文件：用于本地连接

主要文件类型

表定义文件

• .frm文件：存储表结构定义
• .ibd文件：独立表空间文件，存储表数据和索引
• .MYD文件：MyISAM表数据文件
• .MYI文件：MyISAM表索引文件

日志文件

二进制日志（Binlog）

• 文件命名：mysql-bin.000001, mysql-bin.000002等
• 记录所有数据变更操作
• 用于复制和恢复
• 可以通过配置控制文件大小和数量

重做日志（Redo Log）

• 文件命名：ib_logfile0, ib_logfile1
• 记录数据变更操作
• 用于崩溃恢复
• 确保事务持久性
• 默认大小为48MB

回滚日志（Undo Log）

• 存储在表空间文件中
• 记录数据变更前的状态
• 用于事务回滚和MVCC
• 自动管理和清理

错误日志（Error Log）

• 记录服务器启动、运行和关闭过程中的错误
• 默认文件名：hostname.err
• 用于故障诊断

慢查询日志（Slow Query Log）

• 记录执行时间超过阈值的查询
• 默认关闭，需要手动启用
• 用于性能优化

查询日志（General Query Log）

• 记录所有查询语句
• 默认关闭，需要手动启用
• 用于审计和调试

配置文件

• my.cnf：Linux系统配置文件
• my.ini：Windows系统配置文件
• 存储服务器配置参数
• 支持多实例配置

其他文件

• pid文件：存储MySQL进程ID
• socket文件：用于本地连接的Unix套接字文件
• relay-log文件：从服务器的复制日志
• master.info文件：从服务器的主服务器信息
• relay-log.info文件：从服务器的复制状态信息

InnoDB存储引擎文件

系统表空间

• 包含InnoDB数据字典
• 存储撤销日志
• 存储临时表
• 默认文件：ibdata1

独立表空间

• 每个表对应一个或多个.ibd文件
• 存储表数据和索引
• 支持TRUNCATE和DROP操作的快速执行
• 便于管理和维护

重做日志文件

• 保障数据完整性和持久性
• 实现WAL（Write-Ahead Logging）机制
• 循环写入，大小固定

双写缓冲区

• 位于系统表空间
• 防止部分写入问题
• 提高数据可靠性
• 可以通过配置禁用

MyISAM存储引擎文件

表定义文件

• .frm文件：存储表结构

数据文件

• .MYD文件：存储表数据
• 堆表结构
• 不支持事务

索引文件

• .MYI文件：存储表索引
• B-tree索引结构
• 支持全文索引

临时表空间

会话临时表空间

• 用于存储会话级临时表
• 每个会话一个临时表空间
• 会话结束时自动清理

全局临时表空间

• 用于存储全局临时表
• 服务器重启时自动清理
• 支持多版本并发控制

文件管理

文件创建与删除

• 表创建时自动创建对应的数据文件
• 表删除时自动删除对应的数据文件
• 可以通过ALTER TABLE命令修改表空间

文件扩展

• 共享表空间自动扩展
• 独立表空间可以手动或自动扩展
• 可以通过配置控制扩展大小

文件检查与修复

• mysqlcheck：检查和修复表
• innodb_checksum_algorithm：验证页完整性
• ibd2sdi：从.ibd文件提取表结构

性能优化

文件布局优化

• 分离数据文件和日志文件
• 使用SSD提高I/O性能
• 配置合适的RAID级别
• 优化文件系统参数

表空间优化

• 使用独立表空间
• 合理设置表空间大小
• 定期优化表空间
• 考虑使用压缩表

日志文件优化

• 配置合适的日志文件大小
• 分离日志文件和数据文件
• 优化日志写入策略
• 定期清理旧日志文件

常见问题（FAQ）

Q1：MySQL的数据文件有哪些？

A1：MySQL的数据文件包括：.ibd（InnoDB独立表空间）、.frm（表定义）、.MYD（MyISAM数据）、.MYI（MyISAM索引）、二进制日志、重做日志等。

Q2：共享表空间和独立表空间有什么区别？

A2：共享表空间所有表共享一个或多个文件，独立表空间每个表有自己的文件。独立表空间便于管理和维护，共享表空间适合小型数据库。

Q3：如何查看表空间使用情况？

A3：可以使用SHOW TABLE STATUS命令查看表空间使用情况，或使用INFORMATION_SCHEMA.TABLES视图。

Q4：如何优化MySQL的文件布局？

A4：可以通过分离数据文件和日志文件、使用SSD、配置合适的RAID级别、优化文件系统参数等方式优化文件布局。

Q5：MySQL的页大小是多少？

A5：MySQL默认页大小为16KB，可以通过配置调整，但不建议修改。

Q6：如何清理MySQL的日志文件？

A6：可以使用PURGE BINARY LOGS命令清理二进制日志，或配置expire_logs_days参数自动清理。

Q7：InnoDB的双写缓冲区是什么？

A7：双写缓冲区是InnoDB的一个安全机制，防止部分写入问题，提高数据可靠性，默认启用。

Q8：如何修改InnoDB的重做日志大小？

A8：可以通过修改innodb_log_file_size和innodb_log_files_in_group参数调整重做日志大小，需要重启服务器。