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深度解析MySQL 5.7之临时表空间
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作者：杨涛涛
尽管临时表在实际在线场景中很少会去显式使用，但在某些运维场景还是需要到的，在MySQL5.7中，专门针对临时表做了些优化，下面这篇文章我们来一起深入的解析MySQL 5.7之临时表空间，有需要的朋友们可以参考借鉴，下面来一起看看吧。
临时表
临时表顾名思义，就是临时的，用完销毁掉的表。 数据既可以保存在临时的文件系统上，也可以保存在固定的磁盘文件系统上。
临时表有下面几种：
1、全局临时表
这种临时表从数据库实例启动后开始生效，在数据库实例销毁后失效。在MySQL里面这种临时表对应的是内存表，即memory引擎。
2、会话级别临时表
这种临时表在用户登录系统成功后生效，在用户退出时失效。在MySQL里的临时表指的就是以create temporary table这样的关键词创建的表。
3、事务级别临时表
这种临时表在事务开始时生效，事务提交或者回滚后失效。 在MySQL里面没有这种临时表，必须利用会话级别的临时表间接实现。
4、检索级别临时表
这种临时表在SQL语句执行之间产生，执行完毕后失效。 在MySQL里面这种临时表不是很固定，跟随MySQL默认存储引擎来变化。比如默认存储引擎是MyISAM,临时表的引擎就是MyISAM,并且文件生成形式以及数据运作形式和MyISAM一样，只是数据保存在内存里；如果默认引擎是INNODB，那么临时表的引擎就是INNODB，此时它的所有信息都保存在共享表空间ibdata里面。
MySQL 5.7之临时表空间
MySQL 5.7对于InnoDB存储引擎的临时表空间做了优化。在MySQL 5.7之前，INNODB引擎的临时表都保存在ibdata里面，而ibdata的贪婪式磁盘占用导致临时表的创建与删除对其他正常表产生非常大的性能影响。在MySQL5.7中，对于临时表做了下面两个重要方面的优化：
1、MySQL 5.7 把临时表的数据以及回滚信息（仅限于未压缩表）从共享表空间里面剥离出来，形成自己单独的表空间，参数为innodb_temp_data_file_path。
2
在mysql中，也出现了类似oracle中的表空间概念。
不过二者好像不同？具体不太清楚oracle是怎么回事。
mysql表空间是什么概念呢？
开启了Innodb的innodb_file_per_table这个参数之后【innodb_file_per_table = 1】，也就是启用InnoDB的独立表空间模式，便于管理。此时，在新建的innodb表的数据库目录下会多出来一个.ibd这个文件。这个就是此时的数据文件了。mysql会把这个innodb表的数据存放在这个文件中。并且每个innodb表此时都会对应这么一个ibd文件。
看官方文档：
If innodb_file_per_table is disabled (the default), InnoDB creates tables in the system tablespace. Ifinnodb_file_per_table is enabled, InnoDB creates each new table using its own .ibd file for storing data and indexes, rather than in the system tablespace.
那么这样做有什么好处呢？
可以实现单表在不同的数据库之间移动。具体怎么移动呢？假设有两个数据库，一个test，一个tt。
InnoDB 默认会将所有的数据库InnoDB引擎的表数据存储在一个共享空间中：ibdata1，这样就感觉不爽，增删数据库的时候，ibdata1文件不会自动收缩，单个数据库的备份也将成为问题。通常只能将数据使用mysqldump 导出，然后再导入解决这个问题。共享表空间在Insert操作上少有优势。其它都没独立表空间表现好。当启用独立表空间时，请合理调整一 下innodb_open_files 的值。
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需要说明的是：
1、设置了独立表空间之后，如果改成了共享表空间，那么，此时如果执行表的插入操作，数据会存放在哪里呢？
对于之前已经存在了的表，还是存放在独立表空间。对于新建的表，就会存放在共享表空间了。
2、如果一开始用了独立表空间，后来改了innodb_file_per_table变量的值，改成独立表空间了，那么数据如何存储？
对于已经存在了的innodb引擎的表来说，数据还是存放在共享表空间的，而此时如果创建了新的表，那么就会在数据库的目录中多出一个.ibd的文件用于存储这个新表的数据。
总结上面的1、2，就是：原来的还是按照原来的方式存储。新的表按照新的规则来存储。
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操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读写操作，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读写操作的结果。
表空间大小： dms数据库管理表空间的大小为 pagesize * 所有容器大小总和； sms系统管理表空间的最大空间可以理解成 “容器路径” 所在文件系统的大小
缓冲池大小： 就是 创建语句中的 size*pagesize~
一、系统表空间
在 MySQL 数据目录下有一个名为 ibdata1 的文件，可以保存一张或者多张表。
923275 12M -rw-r----- 1 mysql mysql 12M 3月 18 10:42 ibdata1
这个文件就是 MySQL 的系统表空间文件，默认为 1 个，可以有多个，只需要在配置文件 my.cnf 里面这样定义即可。
innodb_data_file_path=ibdata1:200M;ibdata2:200M:autoextend:max:800M系统表空间不仅可以是文件系统组成的文件，也可以是非文件系统组成的磁盘块，比如裸设备，定义也很简单innodb_data_file_path=/dev/nvme0n1p1:3Gnewraw;/dev/nvme0n1p2:2Gnewraw
系统表空间里都有些啥内容？
具体内容包括：double writer buffer、 change buffer、数据字典（MySQL 8.0 之前）、表数据、表索引。
那 MySQL 为什么现在主流版本默认都不是系统表空间？
究其原因，系统表空间有三个最大的缺点：原因 1：无法做到自动收缩磁盘空间，造成很大的空间浪费。即使它包含的表都被删掉，这部分空间也不会自动释放。
二、单表空间
单表空间不同于系统表空间，每个表空间和表是一一对应的关系，每张表都有自己的表空间。具体在磁盘上表现为后缀为 .ibd 的文件。比如表 t1，对应的表空间文件为 t1.ibd917107 96K -rw-r----- 1 mysql mysql 96K 3月 18 16:13 t1.ibd
单表空间如何应用到具体的表呢？
有两种方式：方式 1：在配置文件中开启。在配置文件中开启单表空间设置参数 innodb_filer_per_table，这样默认对当前库下所有表开启单表空间。innodb_file_per_table=1另外也可以直接建表时指定单表空间mysql create table t1 (id int, r1 char(36)) tablespace innodb_file_per_table;
Query OK, 0 rows affected (0.04 sec)
单表空间除了解决之前说的系统表空间的几个缺点外，还有其他的优点，详细如下：
1. truncate table 操作比其他的任何表空间都快；
2. 可以把不同的表按照使用场景指定在不同的磁盘目录；
比如日志表放在慢点的磁盘，把需要经常随机读的表放在 SSD 上等。
mysql create table ytt_dedicated (id int) data directory = '/var/lib/mysql-files';
Query OK, 0 rows affected (0.04 sec)3. 可以用 optimize table 来收缩或者重建经常增删改查的表。一般过程是这样的：建立和原来表一样的表结构和数据文件，把真实数据复制到临时文件，再删掉原始表定义和数据文件，最后把临时文件的名字改为和原始表一样的。
三、通用表空间
通用表空间先是出现在 MySQL Cluster 里，也就是 NDB 引擎。从 MySQL 5.7 引入到 InnoDB 引擎。通用表空间和系统表空间一样，也是共享表空间。每个表空间可以包含一张或者多张表，也就是说通用表空间和表之间是一对多的关系。