一、基本概念

1.1、数据库 (Database)

数据库是一个保存有组织数据的容器，MySQL 数据库中，所有的表、视图、存储过程和函数等对象都归属于一个特定的数据库。

1.2、表 (Table)

表是 MySQL 中存储数据的基本单位。表由行和列组成，每一行代表一条记录，而每一列代表某种特定类型的数据。MySQL 支持多种存储引擎，如 InnoDB、MyISAM 等，InnoDB 是默认的存储引擎，提供了事务支持和外键约束。

1.3、记录 (Record)

表中的每一行数据称为一条记录。记录由多个字段组成，每个字段对应于表中的一列。

1.4、*事务 (Transaction)*

事务是 MySQL 中的一个重要概念，用于确保一组 SQL 操作要么全部成功，要么全部失败。事务必须满足四个特性，即原子性 (Atomicity)、一致性 (Consistency)、隔离性 (Isolation) 和持久性 (Durability)，简称为 ACID 特性。InnoDB 引擎完全支持事务。

1.5、*索引 (Index)*

索引是为了加速查询而建立的数据结构。MySQL 中常见的索引类型有 B+ 树索引、哈希索引和全文索引等。索引虽然可以提高查询效率，但会占用额外的存储空间，并在数据插入或更新时增加一定的开销。

二、物理数据结构

MySQL 中的数据是如何存储在磁盘上的，这是数据库物理层设计的核心部分。理解 MySQL 的物理数据结构有助于优化查询性能和管理存储空间。

2.1、*文件存储结构*

MySQL 物理层主要涉及存储引擎和文件存储方式。以 InnoDB 引擎为例，常见的物理文件包括：

• 数据文件 (Data File): MySQL 数据库的数据存储在数据文件中，InnoDB 的数据文件后缀通常为 .ibd，每个 .ibd 文件存储一个表的数据和索引。
• 日志文件 (Log File): InnoDB 使用重做日志文件 (ib_logfile) 来记录事务操作，确保在系统崩溃后数据的一致性。MySQL 中引入了诸多日志管理的优化，比如支持更大容量的日志文件和并行日志写入。
• 表空间文件 (Tablespace File): MySQL 将数据存储在表空间中，表空间由多个文件组成，InnoDB 提供了共享表空间和独立表空间两种方式。共享表空间是多个表共享一个表空间文件，而独立表空间则为每个表创建独立的表空间文件。

2.2、*页 (Page)*

页是 InnoDB 中的最小存储单元。InnoDB 以页为单位进行数据读写，默认页大小为 16KB。常见的页类型有：

• 数据页 (Data Page): 存储表的实际行数据。
• 索引页 (Index Page): 存储索引信息。
• Undo 页 (Undo Page): 用于存储事务的撤销信息，以支持事务的回滚。

页是 InnoDB 管理磁盘数据的基本单元，MySQL 在读取数据时，往往是以页为单位批量读取，从而减少磁盘 I/O 次数，提高性能。

2.3、*行 (Row)*

InnoDB 表中数据的最小存储单位是行，行由多个列组成。MySQL 中引入了对行存储的优化，支持更高效的行格式 (如 COMPACT、REDUNDANT 和 DYNAMIC 格式)，以减少存储空间的使用。

2.4、*B+ 树索引结构*

MySQL 采用 B+ 树作为索引结构，B+ 树是一种平衡的树结构，能够保持数据的有序性，并且有较高的查询效率。InnoDB 使用聚簇索引 (Clustered Index)，数据和索引存储在一起，主键索引即为数据页。在没有显式主键时，InnoDB 会自动生成一个隐式主键。

2.5、*Redo 日志与 Undo 日志*

• Redo 日志: 记录事务的修改操作，确保数据库崩溃后能够通过日志恢复数据。Redo 日志是顺序写入磁盘的，写入效率较高。
• Undo 日志: 保存数据的旧版本，以便在事务回滚时恢复数据。MySQL 中的 MVCC (多版本并发控制) 机制依赖 Undo 日志来实现数据的多版本控制。

三、数据文件和表空间文件的区别

四、表空间,数据页,行的关系

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|                   表空间（Tablespace）             |
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|                   数据页 1（Page 1）               |
|  +--------------------------------------------+    |
|  |  行 1（Row 1）                             |    |
|  |  行 2（Row 2）                             |    |
|  |  行 3（Row 3）                             |    |
|  +--------------------------------------------+    |
|                                                    |
|                   数据页 2（Page 2）               |
|  +--------------------------------------------+    |
|  |  行 4（Row 4）                             |    |
|  |  行 5（Row 5）                             |    |
|  +--------------------------------------------+    |
|                                                    |
|                   数据页 3（Page 3）               |
|  +--------------------------------------------+    |
|  |  行 6（Row 6）                             |    |
|  +--------------------------------------------+    |
+----------------------------------------------------+

五、总结

MySQL 通过改进存储引擎、优化物理数据结构和引入新功能，为开发者提供了更高效的数据库管理和查询性能。在理解 MySQL 的基本概念和物理数据结构后，开发者可以根据实际应用场景，优化数据库设计和查询，从而在项目中实现更优的性能表现。

来源：[公众号]Java极客技术