一文總結(jié)初步了解到的MySQL存儲(chǔ)模型以及數(shù)據(jù)讀寫(xiě)機(jī)制

今天我們來(lái)用一篇文章初步總結(jié)一下我們近期學(xué)習(xí)到的MySQL存儲(chǔ)模型以及對(duì)應(yīng)的讀寫(xiě)機(jī)制，其實(shí)大家通過(guò)近期的學(xué)習(xí)也僅僅是初步了解了MySQL底層數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模型而已，因?yàn)楹罄m(xù)我們還要講解MySQL的增刪改查執(zhí)行背后的深入底層的各種存儲(chǔ)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)細(xì)節(jié)，現(xiàn)在僅僅是初步把存儲(chǔ)模型的結(jié)構(gòu)給建立起來(lái)罷了。

好，那么我們現(xiàn)在應(yīng)該都知道了，最終MySQL的數(shù)據(jù)都是放在磁盤文件里的，這個(gè)大家應(yīng)該都沒(méi)什么問(wèn)題吧

那么數(shù)據(jù)在磁盤文件里是怎么存放的呢？我們都知道我們平時(shí)數(shù)據(jù)都是插入一個(gè)一個(gè)的表中的，而表是個(gè)邏輯概念，其實(shí)在物理層面，他對(duì)應(yīng)的是表空間這個(gè)概念。

所以其實(shí)在MySQL的磁盤上，表空間就對(duì)應(yīng)著磁盤文件，在磁盤文件里就存放著數(shù)據(jù)！

那么這個(gè)表空間的磁盤文件里，數(shù)據(jù)是如何組織的呢？

這個(gè)就非常的復(fù)雜了！因?yàn)槟憧梢韵胂笠幌?，假如讓你把?shù)據(jù)直接一行一行的寫(xiě)入一個(gè)磁盤文件，當(dāng)然很簡(jiǎn)單了！

但是問(wèn)題是你現(xiàn)在要存儲(chǔ)的是數(shù)據(jù)庫(kù)里的如此復(fù)雜的數(shù)據(jù)！他里面是有各種字段類型的，還有索引這個(gè)概念，當(dāng)后面我們講到索引的時(shí)候，就會(huì)詳細(xì)分析這個(gè)索引在磁盤里的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)，這也是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。

所以其實(shí)在磁盤文件里存放的數(shù)據(jù)，他從最基本的角度來(lái)看的話，就是被拆分為一個(gè)一個(gè)的數(shù)據(jù)區(qū)（extent）分組，以后我們干脆就用他的英文名叫做extent組好了，每個(gè)extent組中包含256個(gè)extent，然后每個(gè)extent里包含64個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)！然后每個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)里都包含了一行一行的數(shù)據(jù)！如下圖所示。

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大家聽(tīng)到這里，是不是覺(jué)得特別的簡(jiǎn)單，其實(shí)絕對(duì)不是的

在實(shí)際存儲(chǔ)的時(shí)候，我們之前稍微給大家介紹過(guò)一點(diǎn)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)行里都有很多附加的信息，在數(shù)據(jù)頁(yè)、數(shù)據(jù)區(qū)里，都有很多附加的特殊信息。各種各樣的特殊信息，就可以讓我們?cè)诤?jiǎn)簡(jiǎn)單單的磁盤文件里實(shí)現(xiàn)B+樹(shù)索引、事務(wù)之類的非常復(fù)雜的機(jī)制。

關(guān)于這些存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中的特殊信息是如何用于支撐實(shí)現(xiàn)很多高級(jí)的復(fù)雜功能的，我們后續(xù)會(huì)給大家講解的！

那么現(xiàn)在問(wèn)題來(lái)了，我們都知道，當(dāng)我們?cè)跀?shù)據(jù)庫(kù)中執(zhí)行crud的時(shí)候，你必須先把磁盤文件里的一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)加載到內(nèi)存的Buffer Pool的一個(gè)緩存頁(yè)里去，然后我們?cè)鰟h改查都是針對(duì)緩存頁(yè)里的數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行的！

所以假設(shè)此時(shí)我們要插入一條數(shù)據(jù)，那么是選擇磁盤文件里的哪個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)加載到緩存頁(yè)里去呢？

大家注意，這里要?jiǎng)澲攸c(diǎn)了，其實(shí)這個(gè)時(shí)候會(huì)看看你往哪個(gè)表里插入數(shù)據(jù)？然后肯定得根據(jù)表找到一個(gè)表空間啊！

找到表空間之后，就可以定位到對(duì)應(yīng)的磁盤文件啊！有了磁盤文件之后，就可以從里面找一個(gè)extent組，找一個(gè)extent，接著從里面找一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)出來(lái)！這個(gè)數(shù)據(jù)也可能是空的，也可能已經(jīng)放了一些數(shù)據(jù)行了！

然后就可以把這個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)從磁盤里完整加載出來(lái)，放入Buffer Pool的緩存頁(yè)里了！

我們看下圖的示意

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當(dāng)然，這個(gè)時(shí)候有人會(huì)問(wèn)了，這個(gè)從磁盤文件里讀取一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)，是怎么讀取的??？

其實(shí)這個(gè)很簡(jiǎn)單了，你可以想一下，磁盤文件里放的數(shù)據(jù)都是緊挨在一起的，類似于下面的那種樣子。

0xdfs3439399abc0sfsdkslf9sdfpsfds0xdfs3439399abc0sfsdkslf9sdfpsfds

0xdfs3439399abc0sfsdkslf9sdfpsfds0xdfs3439399abc0sfsdkslf9sdfpsfds

其實(shí)上述字符完全無(wú)任何意義，就是我為了演示隨便搞出來(lái)的一段東西而已，但是大致來(lái)說(shuō)磁盤里存放的數(shù)據(jù)看起來(lái)就是那樣的，可能先是有一個(gè)extent組開(kāi)始的一些東西，然后里面是一個(gè)一個(gè)的extent，每個(gè)extent開(kāi)始的時(shí)候會(huì)寫(xiě)一些特殊的信息，然后再是一個(gè)一個(gè)的數(shù)據(jù)頁(yè)，里面是一個(gè)一個(gè)的數(shù)據(jù)行。

那么在讀取一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)的時(shí)候，你就可以通過(guò)隨機(jī)讀寫(xiě)的方式來(lái)了，舉個(gè)例子，我們下面有一個(gè)偽代碼，大家看看。就是設(shè)置一下要從一個(gè)數(shù)據(jù)文件的哪個(gè)位置開(kāi)始讀取，一直到哪個(gè)位置就結(jié)束。

dataFile.setStartPosition(25347)

dataFile.setEndPosition(28890)

dataPage = dataFile.read()

通過(guò)上面?zhèn)未a那種方式，你指定磁盤文件里的開(kāi)始和截止的位置，就能讀取出來(lái)指定位置的一段數(shù)據(jù)，比如讀取出來(lái)一大坨東西：psfds0xdfs343939。也許這坨東西就是一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)包含的內(nèi)容了。

然后把數(shù)據(jù)頁(yè)放到內(nèi)存的緩存頁(yè)里即可。

接著crud操作都可以直接針對(duì)緩存頁(yè)去執(zhí)行了，會(huì)自動(dòng)把更新的緩存頁(yè)加入flush鏈表，然后更新他在lru鏈表里的位置，包括更新過(guò)的緩存頁(yè)會(huì)從free鏈表里拿出來(lái)，等等，后續(xù)一系列操作，都是之前我們分析過(guò)的了。

此時(shí)對(duì)于那些被更新過(guò)的緩存頁(yè)來(lái)說(shuō)，都會(huì)由后臺(tái)線程刷入磁盤的，那么刷磁盤的時(shí)候是怎么刷呢？我們也是寫(xiě)一段偽代碼給大家看看。

dataFile.setStartPosition(25347)

dataFile.setEndPosition(28890)

dataFile.write(cachePage)

因?yàn)橐粋€(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)的大小其實(shí)是固定的，所以一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)固定就是可能在一個(gè)磁盤文件里占據(jù)了某個(gè)開(kāi)始位置到結(jié)束位置的一段數(shù)據(jù)，此時(shí)你寫(xiě)回去的時(shí)候也是一樣的，選擇好固定的一段位置的數(shù)據(jù)，直接把緩存頁(yè)的數(shù)據(jù)寫(xiě)回去，就覆蓋掉了原來(lái)的那個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)了，就如上面的偽代碼示意。

今天通過(guò)一篇總結(jié)文章，就給大家講清楚了我們初步了解到的存儲(chǔ)模型是如何跟Buffer Pool緩存機(jī)制配合起來(lái)實(shí)現(xiàn)crud的，接著我們會(huì)給大家講解幾個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化的案例了！

我們的風(fēng)格就是講一些理論的知識(shí)，就配合一些實(shí)戰(zhàn)案例，讓大家理論和實(shí)戰(zhàn)相結(jié)合起來(lái)。

End

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