高级篇-第02章 MySQL的数据目录

1.MySQL8的主要目录结构

[root@atguigu01 ~]# find / -name mysql

安装好MySQL 8之后，我们查看如下的目录结构：

1.1 数据库文件的存放路径

MySQL数据库文件的存放路径：/var/lib/mysql/

MySQL服务器程序在启动时会到文件系统的某个目录下加载一些文件，之后在运行过程中产生的数据也都会存储到这个目录下的某些文件中，这个目录就称为数据目录。

MySQL把数据都存在哪个路径下？其实数据目录对应着一个系统变量datadir，我们在使用客户端与服务器建立连接之后查看这个系统变量的值就可以了：

mysql> show variables like 'datadir';
+---------------+-----------------+
| Variable_name | Value           |
+---------------+-----------------+
| datadir       | /var/lib/mysql/ |
+---------------+-----------------+
1 row in set (0.00 sec)

从结果中可以看出，在我的计算机上MySQL的数据目录就是 /var/lib/mysql/ 。

1.2 相关命令目录

安装目录下非常重要的bin目录，它里面存储了许多关于控制客户端程序和服务器程序的命令（许多可执行文件，比如mysql，mysqld，mysqld_safe等）。而数据目录是用来存储MySQL在运行过程中产生的数据，注意区分开二者。

1.3 配置文件目录

配置文件目录：/usr/share/mysql-8.0（命令及配置文件），/etc/my.cnf（如my.cnf）

2.数据库和文件系统的关系

像InnoDB、MyISAM这样的存储引擎都是把表存储在磁盘上的，操作系统用来管理磁盘的结构被称为文件系统，所以用专业一点的话来表述就是:像InnoDB、MylSAM这样的存储引擎都是把表存储在文件系统上的。当我们想读取数据的时候，这些存储引擎会从文件系统中把数据读出来返回给我们，当我们想写入数据的时候，这些存储引擎会把这些数据又写回文件系统。本章学习一下InnoDB和MyISAM这两个存储引擎的数据如何在文件系统中存储。

2.1 查看默认数据库

查看一下在我的计算机上当前有哪些数据库：

mysql> SHOW DATABASES;

可以看到有4个数据库是属于MySQL自带的系统数据库。

• mysql
  MySQL系统自带的核心数据库，它存储了MySQL的用户账户和权限信息，一些存储过程、事件的定义信息，一些运行过程中产生的日志信息，一些帮助信息以及时区信息等。
• information_schema
  MySQL 系统自带的数据库，这个数据库保存着MySQL服务器 维护的所有其他数据库的信息 ，比如有哪些表、哪些视图、哪些触发器、哪些列、哪些索引。这些信息并不是真实的用户数据，而是一些描述性信息，有时候也称之为 元数据 。在系统数据库 information_schema 中提供了一些以innodb_sys 开头的表，用于表示内部系统表。

mysql> USE information_schema; 
Database changed 

mysql> SHOW TABLES LIKE 'innodb_sys%'; 
+--------------------------------------------+
| Tables_in_information_schema (innodb_sys%) |
+--------------------------------------------+
| INNODB_SYS_DATAFILES | 
| INNODB_SYS_VIRTUAL | 
| INNODB_SYS_INDEXES |
 | INNODB_SYS_TABLES | 
| INNODB_SYS_FIELDS | 
| INNODB_SYS_TABLESPACES | 
| INNODB_SYS_FOREIGN_COLS | 
| INNODB_SYS_COLUMNS | 
| INNODB_SYS_FOREIGN | 
| INNODB_SYS_TABLESTATS | 
+--------------------------------------------+
10 rows in set (0.00 sec)

• performance_schema
  MySQL 系统自带的数据库，这个数据库里主要保存MySQL服务器运行过程中的一些状态信息，可以用来 监控 MySQL 服务的各类性能指标 。包括统计最近执行了哪些语句，在执行过程的每个阶段都花费了多长时间，内存的使用情况等信息。
• sys
  MySQL系统自带的数据库，这个数据库主要是通过 视图 的形式把information_schema 和 performance_schema 结合起来，帮助系统管理员和开发人员监控 MySQL 的技术性能。

2.2 数据库在文件系统中的表示

使用 CREATE DATABASE 数据库名语句创建一个数据库的时候，在文件系统上实际发生了什么呢?其实很简单，每个数据库都对应数据目录下的一个子目录，或者说对应一个文件夹，每当新建一个数据库时，MySQL会帮我们做这两件事儿:
1、在数据目录下创建一个和数据库名同名的子目录。
2、在与该数据库名同名的子目录下创建一个名为db.opt的文件（仅限MySQL5.7及之前版本)，这个文件中包含了该数据库的各种属性，比如该数据库的字符集和比较规则。

看一下我的计算机上的数据目录下的内容：

[root@atguigu01 mysql]# cd /var/lib/mysql 
[root@atguigu01 mysql]# ll 总用量 189980
-rw-r-----. 1 mysql mysql 56 7月 28 00:27 auto.cnf
-rw-r-----. 1 mysql mysql 179 7月 28 00:27 binlog.000001
-rw-r-----. 1 mysql mysql 820 7月 28 01:00 binlog.000002
-rw-r-----. 1 mysql mysql 179 7月 29 14:08 binlog.000003
-rw-r-----. 1 mysql mysql 582 7月 29 16:47 binlog.000004
-rw-r-----. 1 mysql mysql 179 7月 29 16:51 binlog.000005
-rw-r-----. 1 mysql mysql 179 7月 29 16:56 binlog.000006
-rw-r-----. 1 mysql mysql 179 7月 29 17:37 binlog.000007
-rw-r-----. 1 mysql mysql 24555 7月 30 00:28 binlog.000008
-rw-r-----. 1 mysql mysql 179 8月 1 11:57 binlog.000009
-rw-r-----. 1 mysql mysql 156 8月 1 23:21 binlog.000010
-rw-r-----. 1 mysql mysql 156 8月 2 09:25 binlog.000011
-rw-r-----. 1 mysql mysql 1469 8月 4 01:40 binlog.000012
-rw-r-----. 1 mysql mysql 156 8月 6 00:24 binlog.000013
-rw-r-----. 1 mysql mysql 179 8月 6 08:43 binlog.000014
-rw-r-----. 1 mysql mysql 156 8月 6 10:56 binlog.000015
-rw-r-----. 1 mysql mysql 240 8月 6 10:56 binlog.index
-rw-------. 1 mysql mysql 1676 7月 28 00:27 ca-key.pem
-rw-r--r--. 1 mysql mysql 1112 7月 28 00:27 ca.pem
-rw-r--r--. 1 mysql mysql 1112 7月 28 00:27 client-cert.pem
-rw-------. 1 mysql mysql 1676 7月 28 00:27 client-key.pem 
drwxr-x---. 2 mysql mysql 4096 7月 29 16:34 dbtest
-rw-r-----. 1 mysql mysql 196608 8月 6 10:58 #ib_16384_0.dblwr
-rw-r-----. 1 mysql mysql 8585216 7月 28 00:27 #ib_16384_1.dblwr
-rw-r-----. 1 mysql mysql 3486 8月 6 08:43 ib_buffer_pool
-rw-r-----. 1 mysql mysql 12582912 8月 6 10:56 ibdata1
-rw-r-----. 1 mysql mysql 50331648 8月 6 10:58 ib_logfile0
-rw-r-----. 1 mysql mysql 50331648 7月 28 00:27 ib_logfile1
-rw-r-----. 1 mysql mysql 12582912 8月 6 10:56 ibtmp1 
drwxr-x---. 2 mysql mysql 4096 8月 6 10:56 #innodb_temp 
drwxr-x---. 2 mysql mysql 4096 7月 28 00:27 mysql
-rw-r-----. 1 mysql mysql 26214400 8月 6 10:56 mysql.ibd 
srwxrwxrwx. 1 mysql mysql 0 8月 6 10:56 mysql.sock
-rw-------. 1 mysql mysql 5 8月 6 10:56 mysql.sock.lock 
drwxr-x---. 2 mysql mysql 4096 7月 28 00:27 performance_schema
-rw-------. 1 mysql mysql 1680 7月 28 00:27 private_key.pem
-rw-r--r--. 1 mysql mysql 452 7月 28 00:27 public_key.pem
-rw-r--r--. 1 mysql mysql 1112 7月 28 00:27 server-cert.pem
-rw-------. 1 mysql mysql 1680 7月 28 00:27 server-key.pem 
drwxr-x---. 2 mysql mysql 4096 7月 28 00:27 sys 
drwxr-x---. 2 mysql mysql 4096 7月 29 23:10 temp
-rw-r-----. 1 mysql mysql 16777216 8月 6 10:58 undo_001
-rw-r-----. 1 mysql mysql 16777216 8月 6 10:58 undo_002

这个数据目录下的文件和子目录比较多，除了 information_schema 这个系统数据库外，其他的数据库在 数据目录 下都有对应的子目录。
以我的 temp 数据库为例，在MySQL5.7 中打开：

在MySQL8.0中打开：

2.3 表在文件系统中的表示

我们的数据其实都是以记录的形式插入到表中的，每个表的信息其实可以分为两种:
1、表结构的定义
2、表中的数据
表结构就是该表的名称，表里边有多少列，每个列的数据类型，约束条件和索引，使用的字符集和比较规则等各种信息，这些信息都体现在了我们的建表语句中了。

2.3.1 InnoDB存储引擎模式

1、表结构

为了保存表结构， InnoDB 在 数据目录 下对应的数据库子目录下创建了一个专门用于 描述表结构的文件 ，文件名是这样：

表名.frm

比方说我们在 atguigu 数据库下创建一个名为 test 的表：

mysql> USE atguigu; 
Database changed 

mysql> CREATE TABLE test (
	-> c1 INT
	-> ); 
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)

那在数据库 atguigu 对应的子目录下就会创建一个名为 test.frm 的用于描述表结构的文件。.frm文件的格式在不同的平台上都是相同的。这个后缀名为.frm是以 二进制格式 存储的，我们直接打开是乱码的。

2、表中数据和索引

储备知识:(索引章节会讲到)

• InnoDB其实是使用页为基本单位来管理存储空间的，默认的页大小为16KB。
• 对于InnoDB存储引擎来说，每个索引都对应着一棵B+树，该B+树的每个节点都是一个数据页，数据页之间不必要是物理连续的，因为数据页之间有双向链表来维护着这些页的顺序。
• InnoDB的聚簇索引的叶子节点存储了完整的用户记录，也就是所谓的索引即数据，数据即索引。

为了更好的管理这些页，InnoDB提出了一个表空间或者文件空间 (英文名: table space或者file space )的概念，这个表空间是一个抽象的概念，它可以对应文件系统上一个或多个真实文件(不同表空间对应的文件数量可能不同)。每一个表空间可以被划分为很多个页，我们的表数据就存放在某个表空间下的某些页里。这里表空间有几种不同的类型:

① 系统表空间（system tablespace）
默认情况下，InnoDB会在数据目录下创建一个名为 ibdata1 、大小为 12M 的文件，这个文件就是对应的 系统表空间 在文件系统上的表示。怎么才12M？注意这个文件是 自扩展文件 ，当不够用的时候它会自己增加文件大小。

当然，如果你想让系统表空间对应文件系统上多个实际文件，或者仅仅觉得原来的 ibdata1 这个文件名难听，那可以在MySQL启动时配置对应的文件路径以及它们的大小，比如我们这样修改一下my.cnf 配置文件：

[server] 
innodb_data_file_path=data1:512M;data2:512M:autoextend

这样在MySQL启动之后就会创建这两个512M大小的文件作为系统表空间，其中的autoextend表明这两个文件如果不够用会自动扩展data2文件的大小。

需要注意的一点是，在一个MySQL服务器中，系统表空间只有一份。从MySQL5.5.7至MySQL5.6.6之间的各个版本中，我们表中的数据都会被默认存储到这个系统表空间。

② 独立表空间(file-per-table tablespace)
在MySQL5.6.6以及之后的版本中，InnoDB并不会默认的把各个表的数据存储到系统表空间中，而是为 每 一个表建立一个独立表空间 ，也就是说我们创建了多少个表，就有多少个独立表空间。使用 独立表空间 来存储表数据的话，会在该表所属数据库对应的子目录下创建一个表示该独立表空间的文件，文件名和表名相同，只不过添加了一个 .ibd 的扩展名而已，所以完整的文件名称长这样：

表名.ibd

比如：我们使用了 独立表空间 去存储 atguigu 数据库下的 test 表的话，那么在该表所在数据库对应的 atguigu 目录下会为 test 表创建这两个文件：

test.frm 
test.ibd

其中 test.ibd 文件就用来存储 test 表中的数据和索引。

③ 系统表空间与独立表空间的设置
我们可以自己指定使用 系统表空间 还是 独立表空间 来存储数据，这个功能由启动参数innodb_file_per_table 控制，比如说我们想刻意将表数据都存储到 系统表空间 时，可以在启动MySQL服务器的时候这样配置：

[server] 
innodb_file_per_table=0 # 0：代表使用系统表空间； 1：代表使用独立表空间

默认情况：

mysql> show variables like 'innodb_file_per_table'; 
+-----------------------+-------+
| Variable_name | Value | 
+-----------------------+-------+
| innodb_file_per_table | ON | 
+-----------------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)

④ 其他类型的表空间
随着MySQL的发展，除了上述两种老牌表空间之外，现在还新提出了一些不同类型的表空间，比如通用表空间（general tablespace）、临时表空间（temporary tablespace）等。

3、疑问

.frm在MySQL8中不存在了。那去哪里了呢?

这就需要解析ibd文件。Oracle官方将frm文件的信息及更多信息移动到叫做序列化字典信息（Serialized DictionaryInformation，SDl)，SDI被写在ibd文件内部。MySQL 8.0属于Oracle旗下，同理。为了从IBD文件中提取SDI信息，Oracle提供了一个应用程序ibd2sdi。

ibd2sdi官方文档
这个工具不需要下载，MySQL8自带的有，只要你配好环境变量就能到处用。
(1）查看表结构
到存储ibd文件的目录下，执行下面的命令:

ibd2sdi --dump-file=student.txt student.ibd

注意：执行时，需要将student改为具体的表名

结果如图显示

这样ibd2sdi就会把***.ibd里存储的表结构以json的格式保存在a.txt中。

图中标记部分从上到下分别表示
表名
列
列名
列的长度

通过上面的测试结果可以发现，MySQL8把之前版本的frm文件合并到ibd文件中了。

2.3.2 MyISAM存储引擎模式

1、表结构

在存储表结构方面， MyISAM 和 InnoDB 一样，也是在 数据目录 下对应的数据库子目录下创建了一个专门用于描述表结构的文件：

表名.frm

2、表中数据和索引

在MyISAM中的索引全部都是 二级索引 ，该存储引擎的 数据和索引是分开存放 的。所以在文件系统中也是使用不同的文件来存储数据文件和索引文件，同时表数据都存放在对应的数据库子目录下。假如 test表使用MyISAM存储引擎的话，那么在它所在数据库对应的 atguigu 目录下会为 test 表创建这三个文件：

test.frm 存储表结构 
test.MYD 存储数据 (MYData) 
test.MYI 存储索引 (MYIndex)

其中test.MYD代表表的数据文件，也就是我们插入的用户记录。采用独立表存储模式，每个表对应一个MYD文件; test.MYI代表表的索引文件，我们为该表创建的索引都会放到这个文件中。

举例：创建一个 MyISAM 表，使用 ENGINE 选项显式指定引擎。因为 InnoDB 是默认引擎。

CREATE TABLE `student_myisam` ( 
`id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT, 
`name` varchar(64) DEFAULT NULL, 
`age` int DEFAULT NULL, 
`sex` varchar(2) DEFAULT NULL, 
PRIMARY KEY (`id`) )ENGINE=MYISAM AUTO_INCREMENT=0 DEFAULT CHARSET=utf8mb3;

2.4 小结

2.5 视图在文件系统中的表示

我们知道MySQL中的视图其实是虚拟的表，也就是某个查询语句的一个别名而已，所以在存储视图的时候是不需要存储真实的数据的，只需要把它的结构存储起来就行了。和表一样，描述视图结构的文件也会被存储到所属数据库对应的子目录下边，只会存储一个视图名.frm的文件。如下图中的: emp_details_view.frm

2.6 其它的文件