MYSQL实战优化——数据页、表空间

经过前面的介绍现在我们都知道，一行一行的数据是存放在数据页里的，所以接下来我们该分析一下数据页的结构了。之前介绍过，每个数据页，实际上是默认有16kb的大小，那么这16kb的大小就是存放大量的数据行吗？明显不是的，其实一个数据页拆分成了很多个部分，大体上来说包含： 文件头、数据页头，最小记录和最大记录、多个数据行、空闲空间、数据页目录、文件尾部。下面我们来看一张图：

简单来说，就是平时我们创建的那些表，其实都有一个表空间的概念，在磁盘上都会对应着“表名.ibd”这样的一个磁盘数据文件。所以在物理层面，表空间就是对应一些磁盘上的数据文件。有的表空间，比如系统表空间可能对应的是多个磁盘文件，我们自己创建的表对应的表空间可能就是对应了一个“表名.ibd”数据文件。

在表空间的磁盘文件里会有很多的数据页，但是如果一个表空间包含了太多数据页的话就不便于管理，所以在表空间里又引入了一个 的概念，英文就是extent，一个数据区对应着连续的64个数据页，每个数据页是16kb，所以一个数据区是1mb，然后256个数据区被划分为一组。

对于表空间而言，它的第一组数据区的第一个数据区的前3个数据页都是固定的，里面存放了一些描述性的数据。比如fsp_hdr这个数据页，它里面就存放了表空间和这一组数据区的一些属性。ibuf_bitmap数据页，里面存放的是这一组数据页的所有insert buffer的一些信息。inode数据页，这里也存放了一些特殊信息。

我们现在先不去具体了解它们是干什么的，只要知道第一组数据区的第一个数据区的前3个数据页，都是存放一些特殊信息的。然后这个表空间里的其它各组数据区，每一组数据区的第一个数据区的头两个数据页都是存放特殊信息的，比如xdes数据页就是用来存放这一组数据区的一些相关属性的，其实就是很多描述这组数据区的东西。下面我们通过一张图来看一下表空间的存储结构。

1、linux *** 作系统的存储系统软件层原理分析以及IO调度优化原理

简单来说，linux的存储系统分为 VFS层、文件系统层，Page Cache缓存层，通用Block层、IO调度层、Block设备驱动层、Block设备层 ，如下图：

最后IO完成调度之后，就会决定哪个IO请求先执行，哪个IO请求后执行，此时可以执行的IO请求就会交给Block设备驱动层，最后经过驱动把IO请求发送给真正的存储硬件，也就是Block设备层。硬件设备完成IO读写 *** 作，最后就把响应经过上面的层级反向依次返回，最终MySQL可以得到本次IO读写 *** 作的结果。

InnoDB使用会话临时表空间和全局临时表空间。

在InnoDB配置为磁盘内部临时表的存储引擎时，会话临时表空间存储用户创建的临时表和优化器创建的内部临时表。从 MySQL 8.0.16 开始，用于磁盘内部临时表的存储引擎固定为InnoDB。（之前，存储引擎由internal_tmp_disk_storage_engine的值决定 ）

在第一次请求创建磁盘临时表时会话临时表空间从临时表空间池中被分配给会话。一个会话最多分配两个表空间，一个用于用户创建的临时表，另一个用于优化器创建的内部临时表。分配给会话的临时表空间用于会话创建的所有磁盘临时表。当会话断开连接时，其临时表空间将被截断并释放回池中。服务器启动时会创建一个包含 10 个临时表空间的池。池的大小永远不会缩小，并且表空间会根据需要自动添加到池中。临时表空间池在正常关闭或中止初始化时被删除。会话临时表空间文件在创建时大小为 5 页，并且具有.ibt文件扩展名。

InnoDB为会话临时表空间保留了40 万个空间 ID。因为每次启动服务器时都会重新创建会话临时表空间池，所以会话临时表空间的空间 ID 在服务器关闭时不会保留，并且可以重复使用。

innodb_temp_tablespaces_dir 变量定义了创建会话临时表空间的位置。默认位置是 #innodb_temp数据目录中的目录。如果无法创建临时表空间池，则会拒绝启动。

在基于语句的复制 (SBR) 模式下，在副本上创建的临时表驻留在单个会话临时表空间中，该临时表空间仅在 MySQL 服务器关闭时被截断。

INNODB_SESSION_TEMP_TABLESPACES 表提供有关会话临时表空间的元数据。

该INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TEMP_TABLE_INFO表提供有关在InnoDB实例中处于活动状态的用户创建的临时表的元数据。

全局临时表空间 ( ibtmp1) 存储对用户创建的临时表所做的更改的回滚段。

innodb_temp_data_file_path 变量定义了全局临时表空间数据文件的相对路径、名称、大小和属性。如果没有为innodb_temp_data_file_path指定值 ，则默认行为是创建innodb_data_home_dir目录中命名为ibtmp1的单个自动扩展数据文件。初始文件大小略大于 12MB。

全局临时表空间在正常关闭或中止初始化时被删除，并在每次服务器启动时重新创建。全局临时表空间在创建时会收到一个动态生成的空间 ID。如果无法创建全局临时表空间，则拒绝启动。如果服务器意外停止，则不会删除全局临时表空间。在这种情况下，数据库管理员可以手动删除全局临时表空间或重新启动 MySQL 服务器。重新启动 MySQL 服务器会自动删除并重新创建全局临时表空间。

全局临时表空间不能驻留在原始设备上。

INFORMATION_SCHEMA.FILES提供有关全局临时表空间的元数据。发出与此类似的查询以查看全局临时表空间元数据：

默认情况下，全局临时表空间数据文件会自动扩展并根据需要增加大小。

要确定全局临时表空间数据文件是否正在自动扩展，请检查以下 innodb_temp_data_file_path 设置：

要检查全局临时表空间数据文件的大小，请使用与此类似的查询来查询INFORMATION_SCHEMA.FILES表：

TotalSizeBytes显示全局临时表空间数据文件的当前大小。

或者，检查 *** 作系统上的全局临时表空间数据文件大小。全局临时表空间数据文件位于 innodb_temp_data_file_path 变量定义的目录中。

要回收全局临时表空间数据文件占用的磁盘空间，请重新启动 MySQL 服务器。重新启动服务器会根据innodb_temp_data_file_path定义的属性删除并重新创建全局临时表空间数据文件 。

要限制全局临时表空间数据文件的大小，请配置 innodb_temp_data_file_path以指定最大文件大小。例如：

配置 innodb_temp_data_file_path 需要重新启动服务器。

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