基于MY S Q L數(shù)據(jù)庫存儲引擎的研究

高見斌

（武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430074）

數(shù)據(jù)庫是指按照某種模型組織起來的、能夠長久保存在計算機存儲設(shè)備上，用戶或應(yīng)用程序能夠共享使用的數(shù)據(jù)集合。MySQL是一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，用戶可以直接從官方網(wǎng)站免費下載。因為MySQL軟件小、速度快、成本低，MySQL作為網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫成為了眾多中小型網(wǎng)站的選擇。MySQ不僅擁有別的數(shù)據(jù)庫不能比擬的獨特功能，而且MySQL數(shù)據(jù)庫是目前運行速度最快的非過程化語言數(shù)據(jù)庫。MySQL這些優(yōu)勢得益于數(shù)據(jù)庫存儲引擎的應(yīng)用。

1 存儲引擎的定義

數(shù)據(jù)庫存儲引擎就是在物理層上實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲和處理的方法，即怎樣存儲數(shù)據(jù)、怎樣建立數(shù)據(jù)索引和怎樣對數(shù)據(jù)進行操作等。不同的存儲引擎提供不同的存儲方法、索引方法、操作方法和鎖定措施。使用不同的存儲引擎，可以獲得不同的功能。MySQL的核心就是存儲引擎。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)引擎進行創(chuàng)建、查詢、更新和刪除數(shù)據(jù)操作。許多不同的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都支持多種不同的數(shù)據(jù)引擎。由于在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)的存儲是以表的形式存儲的，因此存儲引擎也可以稱作是存儲和操作表的類型。數(shù)據(jù)庫存儲引擎決定了表的存儲方式和操作方式。

如果想實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)存儲管理機制保持不變，那么數(shù)據(jù)庫中只能使用一種存儲引擎，SQL Server和Oracle就是只使用一種存儲引擎的數(shù)據(jù)庫。MySql允許用戶根據(jù)自己的需要編寫自己的存儲引擎。事實上，MySql數(shù)據(jù)庫提供了多種存儲引擎供用戶選擇，以實現(xiàn)不同的功能需求。

2 存儲引擎的分類

MySQL提供了多個不同的存儲引擎，分為處理事務(wù)安全表的引擎和處理非事務(wù)安全表的引擎兩大類。MySQL5.7支持的存儲引擎有MyISAM、InnoDB、Memory、Archive、Merge、CSV、Federated、BLACKHOLE等。在MySQL中，不要求使用同一種存儲引擎，根據(jù)具體的需求，可以對每一個表使用不同的存儲引擎。

3 各種存儲引擎特性比較

3.1 InnoDB存儲引擎

InnoDB是事務(wù)型數(shù)據(jù)庫的首選引擎，為Mysql的表提供了具有提交、回滾、崩潰恢復(fù)功能，支持聚簇索引、輔助索引、hash索引，支持多版本并發(fā)控制事務(wù)安全，支持行鎖定和外鍵約束。從MySQL 5.5.5之后，InnoDB作為默認(rèn)存儲引擎。相對MySQL來說，寫處理能力不強，并且會占用較多存儲空間以保存數(shù)據(jù)及其索引。InnoDB的主要特性如下：

（1）支持自動增長列。InnoDB存儲引擎支持AUTOINCREMENT自動增長列。自動增長列的值不能為空，且值必須唯一。如果將0或null值插入，則實際插入的值為自動增長后的值。自動增長列的初始值默認(rèn)從1開始，可以用alter table語句強行設(shè)置。每張表的數(shù)據(jù)在存儲時都按主鍵順序存放。假定在表定義時沒有指定主鍵，InnoDB存儲引擎會為每一行生成一個6字節(jié)的ROWID，并以此作為主鍵。此ROWID由自動增長列的值進行填充。對于InnoDB表自動增長列必須是組合索引的第一列，或者是索引。對于MYISAM表，可以是組合索引的其他列，插入一行數(shù)據(jù)后，自動增長列是按照組合索引的前面幾列進行排序后遞增的。

（2）存儲格式。InnoDB用以下兩種方式存儲表和索引：a.使用共享表空間存儲。表結(jié)構(gòu)保存在.frm文件中。數(shù)據(jù)和索引保存在innodb_data_ fi le_path和innodb_data_home_dir定義的表空間中，可以是多個文件。b.利用多表空間進行存儲。表結(jié)構(gòu)仍然保存在.frm文件中，但每個表的數(shù)據(jù)和索引單獨保存在.ibd文件中。如果為分區(qū)表，那么每個分區(qū)對應(yīng)單獨的.ibd文件，文件名是’表名+分區(qū)名’。使用多表空間存儲，只針對新建表有效，且要設(shè)置參數(shù)innodb_ fi le_per_table，重啟mysql服務(wù)才能生效。

（3）支持外鍵約束（foreign key）。在MySQL的幾種存儲引擎中，只有InnoDB存儲引擎支持外鍵約束。外鍵使得表與表之間產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。外鍵所在表為參照表，外鍵所依賴的表為被參照表。參照中表的外鍵在被參照表中必須是主鍵。當(dāng)更新或刪除被參照表中的某個記錄時，參照中表的數(shù)據(jù)相應(yīng)地也改變。創(chuàng)建索引時，可以指定更新、刪除被參照表時對參照表的相應(yīng)操作。

（4）InnoDB是為處理巨大數(shù)據(jù)量而設(shè)計出來的，中央處理器CPU處理效率高，任何其他的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫引擎可能都不能與之相比。

3.2 MyISAM存儲引擎

在MySQL 5.5.5之前版本中，MyISAM是MySQL默認(rèn)的存儲引擎，后期對其進行了擴展。MyISAM存儲引擎不支持事務(wù)和外鍵約束，但擁有較高的插入、查詢速度，對事務(wù)完整性沒有要求，適合于以SELECT或INSERT操作為主的表。在網(wǎng)頁、數(shù)據(jù)倉儲等應(yīng)用環(huán)境下，MyISAM存儲引擎常被采用。（1）存儲文件。每個MyISAM引擎物理上存儲為3個文件，文件名與表名相同，存儲表定義的文件擴展名為.frm，存儲數(shù)據(jù)的文件擴展名為.MYD，存儲索引的文件擴展名為.MYI，其中數(shù)據(jù)文件和索引文件可以放置在不同路徑下，以達到平衡輸入輸出的目的。在創(chuàng)建表時，可以通過DATA DIRRECTORY和INDEX DIRRECTORY語句指定數(shù)據(jù)文件和索引文件的目錄，注意需要絕對路徑，且有訪問權(quán)限。由于各種原因，MyISAM類型的表可能會被破壞，可以使用REPAIR TABLE語句修復(fù)。可以用CHECK TABLE語句檢查表的狀況。（2）存儲格式。MyISAM類型的表支持三種不同的存儲格式。一是靜態(tài)表，這是默認(rèn)的存儲格式。優(yōu)點是存儲速度快，容易緩存，字段長度固定。缺點是占用空間多。值得注意的是，字段存儲按照寬度定義補足空格，訪問應(yīng)用時去掉空格；特別需要注意的是，如果字段本身就帶有空格，也會去掉。二是動態(tài)表，特點是字段變長，不固定記錄長度，優(yōu)點是占用空間少。缺點是頻繁的更新、刪除操作會產(chǎn)生碎片，需要定期清理，且若出現(xiàn)故障，難以恢復(fù)。三是壓縮表，可用myisampack工具創(chuàng)建，單獨壓縮每個記錄，占用空間小，訪問速度快。

3.3 MEMORY存儲引擎

MEMORY存儲引擎使用存在于內(nèi)存中的內(nèi)容來創(chuàng)建表，是MySQL中一類特殊的存儲引擎。每個表實際對應(yīng)一個格式為.frm的磁盤文件。這類表默認(rèn)HASH索引，且數(shù)據(jù)在內(nèi)存中，因此訪問速度非?？欤徊蛔阒幨?，一旦停止服務(wù)，表中的數(shù)據(jù)會丟失。系統(tǒng)變量max_heap_table_size決定表中可以存放的數(shù)據(jù)量大小，初始值為16MB，可按需求改變。同時在通過MAX_ROWS子句定義MEMORY表的最大行數(shù)。MEMORY存儲引擎主要用于統(tǒng)計操作時作為中間表，或用于那些內(nèi)容穩(wěn)定的表。對于這類表，需要注意的是，一旦重啟電腦，數(shù)據(jù)則會丟失，原因是數(shù)據(jù)并沒有寫入磁盤保存。

3.4 ARCHIVE存儲引擎

ARCHIVE存儲引擎的特點是擁有優(yōu)良的壓縮機制，壓縮比高，存儲空間相對較少，僅支持插入和查詢兩種功能，從Mysql5.5以后開始支持索引（早期不支持索引）。ARCHIVE存儲引擎主要是把數(shù)據(jù)歸檔，不支持其他更多的高級功能。ARCHIVE存儲引擎一般用來當(dāng)倉庫使用，存儲歷史數(shù)據(jù)或日志信息。ARCHIVE存儲引擎不支持事務(wù)。

4 存儲引擎的選擇

以上所述，每種存儲引擎各有特點。具體應(yīng)用時選用什么類型的存儲引擎，需要結(jié)合個人需求和數(shù)據(jù)庫引擎的特點來綜合考慮。InnoDB是MySQL5.5版本以后的默認(rèn)存儲引擎，主要用來處理大量的短期事務(wù)。通常優(yōu)先選用InnoDB引擎，除非有非常特別的原因需要使用其他存儲引擎。假設(shè)插入和查詢記錄操作很頻繁，那么MyISAM引擎是不錯的選擇，因為它能提供較高的處理效率。Archive存儲引擎因提供高的壓縮功能和支持插入和查詢操作，適合數(shù)據(jù)采集類和日志應(yīng)用。如果追求操作速度快，并且只是臨時存放少量數(shù)據(jù)，可以選擇Memory引擎，這種存儲引擎因數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，一旦掉電或重啟，數(shù)據(jù)就會丟失，安全性不高。更為靈活的是，可以根據(jù)不同的需求，在一個MYSQL數(shù)據(jù)庫中，多種不同的存儲引擎可以被混合使用。

[1] 武洪萍.MYSQL數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2014.

[2] 王威.MYSQL數(shù)據(jù)庫源代碼分析與存儲引擎的設(shè)計[D].南京郵電大學(xué)，2012.