mysql高级篇 | 尚硅谷 | 第2章_数据库和文件系统的关系

二、数据库和文件系统的关系

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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：

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、数据库在文件系统中的表示

看一下我的计算机上的数据目录下的内容：

[root@achang mysql]# cd /var/lib/mysql
[root@achang 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：

[root@achang mysql]# cd ./temp
[root@achang temp]# ll
总用量 1144
-rw-r-----. 1 mysql mysql  8658 8月  18 11:32 countries.frm
-rw-r-----. 1 mysql mysql 114688 8月  18 11:32 countries.ibd
-rw-r-----. 1 mysql mysql   61 8月  18 11:32 db.opt
-rw-r-----. 1 mysql mysql  8716 8月  18 11:32 departments.frm
-rw-r-----. 1 mysql mysql 147456 8月  18 11:32 departments.ibd
-rw-r-----. 1 mysql mysql  3017 8月  18 11:32 emp_details_view.frm
-rw-r-----. 1 mysql mysql  8982 8月  18 11:32 employees.frm
-rw-r-----. 1 mysql mysql 180224 8月  18 11:32 employees.ibd
-rw-r-----. 1 mysql mysql  8660 8月  18 11:32 job_grades.frm
-rw-r-----. 1 mysql mysql  98304 8月  18 11:32 job_grades.ibd
-rw-r-----. 1 mysql mysql  8736 8月  18 11:32 job_history.frm
-rw-r-----. 1 mysql mysql 147456 8月  18 11:32 job_history.ibd
-rw-r-----. 1 mysql mysql  8688 8月  18 11:32 jobs.frm
-rw-r-----. 1 mysql mysql 114688 8月  18 11:32 jobs.ibd
-rw-r-----. 1 mysql mysql  8790 8月  18 11:32 locations.frm
-rw-r-----. 1 mysql mysql 131072 8月  18 11:32 locations.ibd
-rw-r-----. 1 mysql mysql  8614 8月  18 11:32 regions.frm
-rw-r-----. 1 mysql mysql 114688 8月  18 11:32 regions.ibd
123456789101112131415161718192021

在MySQL8.0中打开：

[root@atguigu01 mysql]# cd ./temp
[root@atguigu01 temp]# ll
总用量 1080
-rw-r-----. 1 mysql mysql 131072 7月  29 23:10 countries.ibd
-rw-r-----. 1 mysql mysql 163840 7月  29 23:10 departments.ibd
-rw-r-----. 1 mysql mysql 196608 7月  29 23:10 employees.ibd
-rw-r-----. 1 mysql mysql 114688 7月  29 23:10 job_grades.ibd
-rw-r-----. 1 mysql mysql 163840 7月  29 23:10 job_history.ibd
-rw-r-----. 1 mysql mysql 131072 7月  29 23:10 jobs.ibd
-rw-r-----. 1 mysql mysql 147456 7月  29 23:10 locations.ibd
-rw-r-----. 1 mysql mysql 131072 7月  29 23:10 regions.ibd
1234567891011

3、表在文件系统中的表示

①InnoDB存储引擎模式

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

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

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。

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)

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。

②MyISAM存储引擎模式

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
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)

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;

4、小结

举例： 数据库a ，表b 。
1、如果表b采用 InnoDB ，data\a中会产生1个或者2个文件：

b.frm ：描述表结构文件，字段长度等
如果采用 系统表空间 模式的，数据信息和索引信息都存储在ibdata1中
如果采用 独立表空间 存储模式，data\a中还会产生b.ibd 文件（存储数据信息和索引信息）

此外：
① MySQL5.7 中会在data/a的目录下生成 db.opt文件用于保存数据库的相关配置。比如：字符集、比较
规则。而MySQL8.0不再提供db.opt文件。
② MySQL8.0中不再单独提供b.frm，而是合并在b.ibd文件中。

2、如果表b采用 MyISAM，data\a中会产生3个文件：
MySQL5.7 中：b.frm：描述表结构文件，字段长度等。
MySQL8.0 中b.xxx.sdi ：描述表结构文件，字段长度等
b.MYD(MYData)：数据信息文件，存储数据信息(如果采用独立表存储模式)
b.MYI(MYIndex)：存放索引信息文件