MySQL的InnoDB引擎入门学习教程

MySQL发展到今天，InnoDB引擎已经作为绝对的主力，除了像大数据量分析等比较特殊领域需求外，它适用于众多场景。然而，仍有不少开发者还在“执迷不悟”的使用MyISAM引擎，觉得对InnoDB无法把握好，还是MyISAM简单省事，还能支持快速COUNT(*)。本文是由于最近几天帮忙处理discuz论坛有感而发，希望能对广大开发者有帮助。

1. 快速认识InnoDB
InnoDB是MySQL下使用最广泛的引擎，它是基于MySQL的高可扩展性和高性能存储引擎，从5.5版本开始，它已经成为了默认引擎。
InnODB引擎支持众多特性：

a) 支持ACID，简单地说就是支持事务完整性、一致性；
b) 支持行锁，以及类似ORACLE的一致性读，多用户并发；
c) 独有的聚集索引主键设计方式，可大幅提升并发读写性能；
d) 支持外键；
e) 支持崩溃数据自修复；
InnoDB有这么多特性，比MyISAM来的优秀多了，还犹豫什么，果断的切换到InnoDB引擎吧 :)

2. 修改InnoDB配置选项
可以选择官方版本，或者Percona的分支，如果不知道在哪下载，就google吧。
安装完MySQL后，需要适当修改下my.cnf配置文件，针对InnoDB相关的选项做一些调整，才能较好的运行InnoDB。
相关的选项有：

#InnoDB存储数据字典、内部数据结构的缓冲池，16MB 已经足够大了。
innodb_additional_mem_pool_size = 16M

#InnoDB用于缓存数据、索引、锁、插入缓冲、数据字典等
#如果是专用的DB服务器，且以InnoDB引擎为主的场景，通常可设置物理内存的50%
#如果是非专用DB服务器，可以先尝试设置成内存的1/4，如果有问题再调整
#默认值是8M，非常坑X，这也是导致很多人觉得InnoDB不如MyISAM好用的缘故
innodb_buffer_pool_size = 4G

#InnoDB共享表空间初始化大小，默认是 10MB，也非常坑X，改成 1GB，并且自动扩展
innodb_data_file_path = ibdata1:1G:autoextend

#如果不了解本选项，建议设置为1，能较好保护数据可靠性，对性能有一定影响，但可控
innodb_flush_log_at_trx_commit = 1

#InnoDB的log buffer，通常设置为 64MB 就足够了
innodb_log_buffer_size = 64M

#InnoDB redo log大小，通常设置256MB 就足够了
innodb_log_file_size = 256M

#InnoDB redo log文件组，通常设置为 2 就足够了
innodb_log_files_in_group = 2

#启用InnoDB的独立表空间模式，便于管理
innodb_file_per_table = 1

#启用InnoDB的status file，便于管理员查看以及监控等
innodb_status_file = 1

#设置事务隔离级别为 READ-COMMITED，提高事务效率，通常都满足事务一致性要求
transaction_isolation = READ-COMMITTED 
在这里，其他配置选项也需要注意：

#设置最大并发连接数，如果前端程序是PHP，可适当加大，但不可过大
#如果前端程序采用连接池，可适当调小，避免连接数过大
max_connections = 60

#最大连接错误次数，可适当加大，防止频繁连接错误后，前端host被mysql拒绝掉
max_connect_errors = 100000

#设置慢查询阀值，建议设置最小的 1 秒
long_query_time = 1

#设置临时表最大值，这是每次连接都会分配，不宜设置过大 max_heap_table_size 和 tmp_table_size 要设置一样大
max_heap_table_size = 96M
tmp_table_size = 96M

#每个连接都会分配的一些排序、连接等缓冲，一般设置为 2MB 就足够了
sort_buffer_size = 2M
join_buffer_size = 2M
read_buffer_size = 2M
read_rnd_buffer_size = 2M

#建议关闭query cache，有些时候对性能反而是一种损害
query_cache_size = 0

#如果是以InnoDB引擎为主的DB，专用于MyISAM引擎的 key_buffer_size 可以设置较小，8MB 已足够
#如果是以MyISAM引擎为主，可设置较大，但不能超过4G
#在这里，强烈建议不使用MyISAM引擎，默认都是用InnoDB引擎
key_buffer_size = 8M

#设置连接超时阀值，如果前端程序采用短连接，建议缩短这2个值
#如果前端程序采用长连接，可直接注释掉这两个选项，是用默认配置(8小时)
interactive_timeout = 120
wait_timeout = 120

3. 开始使用InnoDB引擎
修改完配置文件，即可启动MySQL。启动完毕后，在MySQL的datadir目录下，若产生以下几个文件，则表示应该可以使用InnoDB引擎了。

-rw-rw---- 1 mysql mysql 1.0G Sep 21 17:25 ibdata1
-rw-rw---- 1 mysql mysql 256M Sep 21 17:25 ib_logfile0
-rw-rw---- 1 mysql mysql 256M Sep 21 10:50 ib_logfile1

登录MySQL后，执行命令，确认已启用InnoDB引擎：

(root:imysql.cn:Thu Oct 15 09:16:22 2009)[mysql]> show engines;
+------------+---------+----------------------------------------------------------------+--------------+------+------------+
| Engine   | Support | Comment                            | Transactions | XA  | Savepoints |
+------------+---------+----------------------------------------------------------------+--------------+------+------------+
| InnoDB   | YES   | Supports transactions, row-level locking, and foreign keys   | YES     | YES | YES    |

接下来创建一个InnoDB表：

(root:imysql.cn:Thu Oct 15 09:16:22 2009)[mysql]> 
CREATE TABLE my_innodb_talbe(
id INT UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
name VARCHAR(20) NOT NULL DEFAULT '',
passwd VARCHAR(32) NOT NULL DEFAULT '',
PRIMARY KEY(id),
UNIQUE KEY `idx_name`(name)
) ENGINE = InnoDB;

有几个和MySQL(尤其是InnoDB引擎)数据表设计相关的建议，希望开发者朋友能遵循：

a) 所有InnoDB数据表都创建一个和业务无关的自增数字型作为主键，对保证性能很有帮助；
b) 杜绝使用text/blob，确实需要使用的，尽可能拆分出去成一个独立的表；
c) 时间戳建议使用 TIMESTAMP 类型存储；
d) IPV4 地址建议用 INT UNSIGNED 类型存储；
e) 性别等非是即非的逻辑，建议采用 TINYINT 存储，而不是 CHAR(1)；
f) 存储较长文本内容时，建议采用JSON/BSON格式存储；

4.了解InnoDB的存储结构
从物理意义上来讲，InnoDB表由共享表空间、日志文件组（redo文件组）、表结构定义文件组成。若将innodb_file_per_table设置为on，则系统将为每一个表单独的生成一个table_name.ibd的文件，在此文件中，存储与该表相关的数据、索引、表的内部数据字典信息。表结构文件则以.frm结尾，这与存储引擎无关。

　　以下为InnoDB的表空间结构图：

在InnoDB存储引擎中，默认表空间文件是ibdata1，初始化为10M，且可以扩展，如下图所示：

实际上，InnoDB的表空间文件是可以修改的，使用以下语句就可以修改：

Innodb_data_file_path=ibdata1:370M；ibdata2:50M:autoextend

　　使用共享表空间存储方式时，Innodb的所有数据保存在一个单独的表空间里面，而这个表空间可以由很多个文件组成，一个表可以跨多个文件存在，所以其大小限制不再是文件大小的限制，而是其自身的限制。从Innodb的官方文档中可以看到，其表空间的最大限制为64TB，也就是说，Innodb的单表限制基本上也在64TB左右了，当然这个大小是包括这个表的所有索引等其他相关数据。

　　而在使用单独表空间存储方式时，每个表的数据以一个单独的文件来存放，这个时候的单表限制，又变成文件系统的大小限制了。

　　以下即为不同平台下，单独表空间文件最大限度。

Operating System  File-size Limit
Win32 w/ FAT/FAT32  2GB/4GB
Win32 w/ NTFS          2TB (possibly larger)
Linux 2.4+          (using ext3 file system) 4TB
Solaris 9/10          16TB
MacOS X w/ HFS+         2TB
NetWare w/NSS file system  8TB

以下是MySQL文档中的内容：
Windows用户请注意： FAT和VFAT (FAT32)不适合MySQL的生产使用。应使用NTFS。

共享表空间与独占表空间可以通过参数innodb_file_per_table来转换，若为1，则开启独占表空间，否则，开启共享表存储。

在服务器资源有限,单表数据不是特别多的情况下, 独立表空间明显比共享方式效率更高 . 但是MySQL 默认是共享表空间 。

具体的共享表空间和独立表空间优缺点如下：

共享表空间：
优点：
可以放表空间分成多个文件存放到各个磁盘上（表空间文件大小不受表大小的限制，如一个表可以分布在不同步的文件上）。数据和文件放在一起方便管理。
缺点：
所有的数据和索引存放到一个文件中以为着将有一个很常大的文件，虽然可以把一个大文件分成多个小文件，但是多个表及索引在表空间中混合存储，这样对于一个表做了大量删除操作后表空间中将会有大量的空隙，特别是对于统计分析，日值系统这类应用最不适合用共享表空间。

独立表空间：在配置文件（my.cnf）中设置： innodb_file_per_table

优点：
1．  每个表都有自已独立的表空间。
2．  每个表的数据和索引都会存在自已的表空间中。
3．  可以实现单表在不同的数据库中移动。
4．  空间可以回收（除drop table操作处，表空不能自已回收）
a)         Drop table操作自动回收表空间，如果对于统计分析或是日值表，删除大量数据后可以通过:alter table TableName engine=innodb;回缩不用的空间。
b)         对于使innodb-plugin的Innodb使用truncate table也会使空间收缩。
c)         对于使用独立表空间的表，不管怎么删除，表空间的碎片不会太严重的影响性能，而且还有机会处理。
缺点：
单表增加过大，如超过100个G。

对于启用了innodb_file_per_table 的参数选项之后，在每个表对应的.idb文件内只是存放了数据、索引和插入缓冲，而撤销（undo）信息，系统事务信息，二次写缓冲等还是存放在了原来的共享表空间内。

数据段即B+树的叶节点，索引段即为B+树的非索引节点。

InnoDB存储引擎的管理是由引擎本身完成的，表空间是由分散的页和段组成。

区由64个连续的页组成，每个页大小为16K，即每个区大小为1MB，创建新表时，先有32页大小的碎片页存放数据，使用完后才是区的申请，（InnoDB最多每次申请4个区，保证数据的顺序性能）

页类型有：数据页、Undo页、系统页、事务数据页、插入缓冲位图页、以及插入缓冲空闲列表页。