MySQL数据库表空间回收的解决

1. MySQL表空间回收

我们经常会发现一个问题,就是把表数据删除以后发现,数据文件大小并没有变化,这就是标题中所说的MySQL数据库表空间回收问题。

这里,我们还是针对MySQL中应用最广泛的InnoDB引擎展开讨论。一个InnoDB表包含两部分,即:表结构定义和数据。在MySQL 8.0版本以前,表结构是存在以.frm为后缀的文件里。而MySQL 8.0版本,则已经允许把表结构定义放在系统数据表中了。因为表结构定义占用的空间很小,所以我们今天主要讨论的是表数据。

2. MySQL表空间设置

MySQL表空间设置是通过参数innodb_file_per_table,表数据既可以存在共享表空间里,也可以是单独的文件。这个行为是由参数innodb_file_per_table控制的:

  • 这个参数设置为OFF表示的是,表的数据放在系统共享表空间,也就是跟数据字典放在一起;
  • 这个参数设置为ON表示的是,每个InnoDB表数据存储在一个以 .ibd为后缀的文件中。

从MySQL 5.6.6版本开始,它的默认值就是ON了。这里建议你不论使用MySQL的哪个版本,都将这个值设置为ON。因为,一个表单独存储为一个文件更容易管理,而且在你不需要这个表的时候,通过drop table命令,系统就会直接删除这个文件。而如果是放在共享表空间中,即使表删掉了,空间也是不会回收的。
所以将innodb_file_per_table i 设置为 设ON,是推荐做法,我们接下来的讨论都是基于这个 ,设置展开的。

我们在删除整个表的时候,可以使用drop table命令回收表空间。但是,我们遇到的更多的删除数据的场景是删除某些行,这时就遇到了我们文章开头的问题:表中的数据被删除了,但是表空间却没有被回收。

检查是否开启独立表空间

show variables like '%per_table%';

设置独立表空间
innodb_file_per_table 可通过SET GLOBAL动态的修改为ON或OFF,也可以在my.cnf中做永久性修改,在my.cnf中修改后生效的话需要重启mysqld服务。
1.innodb_file_per_table在my.cnf中[mysqld]下设置,开启方法

innodb_file_per_table=1

关闭独享表空间
innodb_file_per_table=0关闭独立的表空间

show variables like '%per_table%';

如果启用了innodb_file_per_talbe参数,需要注意的是每张表的表空间内存放的只是数据、索引和插入缓冲Bitmap页,其他数据如:回滚信息、插入缓冲索引页、系统事物信息、二次写缓冲(Double write buffer)等还是放在原来的共享表空间内。同时说明了一个问题:即使启用了innodb_file_per_table参数共享表空间还是会不断的增加其大小的。
注意:动态修改后仅对后续操作生效,如原来为共享表空间,动态修改为独立表空间后仅新建的表为独立表空间。

想要将共享表空间转化为独立表空间有两种方法:
1.先逻辑备份,然后修改配置文件my.cnf中的参数innodb_file_per_table参数为1,重启服务后将逻辑备份导入即可。
2.修改配置文件my.cnf中的参数innodb_file_per_table参数为1,重启服务后将需要修改的所有innodb表都执行一遍:alter table table_name engine=innodb;
使用第二种方式修改后,原来库中的表中的数据会继续存放于ibdata1中,新建的表才会使用独立表空间

3. MySQL删除数据流程

我们先再来看一下InnoDB中一个索引的示意图。

如果删除某条记录,则该记录空间可以复用,比如我们要删掉R4这个记录,InnoDB引擎只会把R4这个记录标记为删除。如果之后要再插入一个ID在300和600之间的记录时,可能会复用这个位置。但是,磁盘文件的大小并不会缩小。

如果删除整个数据页,则整个数据页就可以被复用。但是,数据页的复用跟记录的复用是不同的。 数记录的复用,只限于符合范围条件的数据。比如上面的这个例子,R4这条记录被删除后,如果插入一个ID是400的行,可以直接复用这个空间。但如果插入的是一个ID是800的行,就不能复用这个位置了。

而当整个页从B+树里面摘掉以后,可以复用到任何位置。以图1为例,如果将数据页page A上的所有记录删除以后,page A会被标记为可复用。这时候如果要插入一条ID=50的记录需要使用新页的时候,page A是可以被复用的。如果相邻的两个数据页利用率都很小,系统就会把这两个页上的数据合到其中一个页上,另外一个数据页就被标记为可复用。

进一步地,如果我们用delete命令把整个表的数据删除呢?结果就是,所有的数据页都会被标记为可复用。但是磁盘上,文件不会变小。所以delete命令其实只是把记录的位置,或者数据页标记为了“可复用”,但磁盘文件的大小是不会变的。也就是说,通过delete命令是不能回收表空间的。这些可以复用,而没有被使用的空间,看起来就像是“空洞”。

4. MySQL数据页空洞问题

实际上,不止是删除数据会造成空洞,插入数据也会。如果数据是按照索引递增顺序插入的,那么索引是紧凑的。但如果数据是随机插入的,就可能造成索引的数据页分裂。
假设图1中page A已经满了,这时我要再插入一行数据,会怎样呢?

可以看到,由于page A满了,再插入一个ID是550的数据时,就不得不再申请一个新的页面page B来保存数据了。页分裂完成后,page A的末尾就留下了空洞(注意:实际上,可能不止1个记录的位置是空洞)。

另外,更新索引上的值,可以理解为删除一个旧的值,再插入一个新值。不难理解,这也是会造成空洞的。也就是说,经过大量增删改的表,都是可能是存在空洞的。所以,如果能够把这些空洞去掉,就能达到收缩表空间的目的。而重建表,就可以达到这样的目的。

MySQL空洞问题解决方案
重建表,试想一下,如果你现在有一个表A,需要做空间收缩,为了把表中存在的空洞去掉,你可以怎么做呢?

你可以新建一个与表A结构相同的表B,然后按照主键ID递增的顺序,把数据一行一行地从表A里读出来再插入到表B中。由于表B是新建的表,所以表A主键索引上的空洞,在表B中就都不存在了。显然地,表B的主键索引更紧凑,数据页的利用率也更高。如果我们把表B作为临时表,数据从表A导入表B的操作完成后,用表B替换A,从效果上看,就起到了收缩表A空间的作用。

这里,你可以使用alter table A engine=InnoDB命令来重建表。在MySQL 5.5版本之前,这个命令的执行流程跟我们前面描述的差不多,区别只是这个临时表B不需要你自己创建,MySQL会自动完成转存数据、交换表名、删除旧表的操作。

显然,花时间最多的步骤是往临时表插入数据的过程,如果在这个过程中,有新的数据要写入到表A的话,就会造成数据丢失。因此,在整个DDL过程中,表A中不能有更新。也就是说,这个DDL不是Online的。

而在MySQL 5.6 M 版本开始引入的 版 Online DDL O ,对这个操作流程做了优化。
我给你简单描述一下引入了Online DDL之后,重建表的流程:

  • 建立一个临时文件,扫描表A主键的所有数据页;
  • 用数据页中表A的记录生成B+树,存储到临时文件中;
  • 生成临时文件的过程中,将所有对A的操作记录在一个日志文件rowlog中,对应的是图中state2的状态;
  • 临时文件生成后,将日志文件中的操作应用到临时文件,得到一个逻辑数据上与表A相同的数据文件,对应的就是图中state3的状态;
  • 用临时文件替换表A的数据文件。

可以看到,与图3过程的不同之处在于,由于日志文件记录和重放操作这个功能的存在,这个方案在重建表的过程中,允许对表A做增删改操作。这也就是Online DDL名字的来源。

确实,图4的流程中,alter语句在启动的时候需要获取MDL写锁,但是这个写锁在真正拷贝数据之前就退化成读锁了。

为什么要退化呢?为了实现Online,MDL读锁不会阻塞增删改操作。那为什么不干脆直接解锁呢?为了保护自己,禁止其他线程对这个表同时做DDL。而对于一个大表来说,Online DDL最耗时的过程就是拷贝数据到临时表的过程,这个步骤的执行期间可以接受增删改操作。所以,相对于整个DDL过程来说,锁的时间非常短。对业务来说,就可以认为是Online的。

需要补充说明的是,上述的这些重建方法都会扫描原表数据和构建临时文件。对于很大的表来说,这个操作是很消耗IO和CPU资源的。因此,如果是线上服务,你要很小心地控制操作时间。如果想要比较安全的操作的话,我推荐你使用GitHub开源的gh-ost来做。

作者:靖节先生原文地址:https://blog.csdn.net/m0_37583655/article/details/128054167

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