MySQL数据库碎片化:隐患与解决策略

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我们都了解,InnoDB 使用 B+树索引结构来组织数据,通常按主键顺序存储。然而,当主键不是顺序自增的情况下,比如使用 UUID,新插入的数据行可能会引发页分裂现象。

为什么我们经常说不建议使用简单的 UUID 做 ID,当唯一索引,其实很大原因就是因为不规则的 UUID 会导致存储碎片,接下来聊一聊 MySQL 为什么会有存储碎片,影响大不大。

MySQL 中的数据库表常会出现物理存储碎片,特别是在频繁执行插入、删除和更新操作的情况下。这些操作会导致数据页中部分空间未被有效利用,或者导致数据在物理存储上排列不连续,进而形成碎片。

碎片的主要来源包括频繁的 DML 操作,如插入(insert)、更新(update)、删除(delete)。此外,使用可变长度字段(如 varchar 或 text)存储数据时,如果更新导致字段长度变化,也可能产生碎片问题。

insert 导致的碎片

我们都了解,InnoDB 使用 B+树索引结构来组织数据,通常按主键顺序存储。然而,当主键不是顺序自增的情况下,比如使用 UUID,新插入的数据行可能会引发页分裂现象。

页分裂会导致数据分散存储在磁盘的不同位置。新创建的页可能与原始页在物理存储上相隔甚远,导致数据在物理层面上不再连续,从而形成碎片。

页分裂通常发生在向 B+树索引插入新数据时,如果目标页已满,数据库系统就需要为新数据腾出空间。

那究竟什么是 InnoDB 的页分裂和页合并呢,mark 一下。下一篇出。

update 导致的碎片

除了插入操作可能导致碎片外,更新操作同样会产生碎片。特别是当更新操作导致数据行大小增加时,如果原始位置周围没有足够的空间容纳更新后的行,数据库可能会将这行数据移动到数据文件的其他位置。这种情况会留下原始位置的空闲空间,导致碎片的产生。

delete 导致的碎片

最容易导致碎片的操作实际上是 delete 操作,尤其在 InnoDB 中更为明显。执行 delete 后,InnoDB 仅仅是对数据行做了标记,而不是立即释放相应的空间。这样就可能导致数据页中存在大量未被使用的空间,增加了数据在物理存储上的分散程度,从而产生了碎片。

碎片的危害

表的碎片增多会导致数据在物理磁盘上存储变得不连续,从而使得数据库在查询数据时需要进行更多的磁盘 I/O 操作,进而降低查询效率。

此外,碎片化会导致数据库实际占用的存储空间比数据实际需要的空间大,造成磁盘空间的浪费,并可能影响缓存效率。

碎片化的数据还会增加备份文件的大小,同时使得备份和恢复的过程变得更为缓慢,因为这些操作也受到物理读写速度的影响。

因此,我们应该尽可能地减少碎片的产生,以提升数据库的性能和效率。

如何避免碎片

  1. 使用连续自增的 ID 而不是 UUID,可以使新创建的对象在 B+树的末尾插入,从而减少页分裂的可能性。
  2. 对于固定长度的字符串,应该优先选择 char 而不是 varchar,以减少存储碎片的发生。
  3. 避免在高度变动的列上创建索引,因为这可能会频繁触发页分裂。
  4. 使用 OPTIMIZE TABLE 命令可以重新组织表和索引的物理存储,有效减少碎片并优化表的存储和访问速度。
责任编辑:武晓燕 来源: 码上遇见你
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