为何表数据删除一半，表文件大小不变？

 

一、概念

有些时候数据库占用的空间比较大，因此把表数据删除不少，可是数据库表占用大小没有改变。

 

本章说一下，数据表空间回收。

 

一个InnoDB表包含两部分，即：表结构定义和数据。在MySQL 8.0版本之前，表结构是存在以.frm为后缀的文件里。而MySQL 8.0版本，则已经容许把表结构定义放在系统数据表中了。由于表结构定义占用的空间很小，因此主要讨论的是表数据。

 

二、参数innodb_file_per_table

表数据既能够存在共享表空间里，也能够是单独的文件。这个行为是由参数innodb_file_per_table控制的：

 

1）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块儿；

 

2）这个参数设置为ON表示的是，每一个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。

 

建议不论使用MySQL的哪一个版本，都将这个值设置为ON。由于，一个表单独存储为一个文件更容易管理，并且在你不须要这个表的时候，经过drop table命令，系统就会直接删除这个文件。而若是是放在共享表空间中，即便表删掉了，空间也是不会回收的。

 

因此，将innodb_file_per_table设置为ON，是推荐作法。

 

咱们在删除整个表的时候，可使用drop table命令回收表空间。可是，咱们遇到的更多的删除数据的场景是删除某些行，这时就遇到问题是：表中的数据被删除了，可是表空间却没有被回收。

 

三、数据删除流程

InnoDB里的数据都是用B+树的结构组织的。

 

假设，咱们要删掉R4这个记录，InnoDB引擎只会把R4这个记录标记为删除。若是以后要再插入一个ID在300和600之间的记录时，可能会复用这个位置。可是，磁盘文件的大小并不会缩小。

 

如今，你已经知道了InnoDB的数据是按页存储的，那么若是咱们删掉了一个数据页上的全部记录，会怎么样？

 

答案是，整个数据页就能够被复用了。

 

数据页的复用和记录的复用是不一样的。

 

记录的复用，只限于符合范围条件的数据。好比上面的这个例子，R4这条记录被删除后，若是插入一个ID是400的行，能够直接复用这个空间。但若是插入的是一个ID是800的行，就不能复用这个位置了。

 

而当整个页从B+树里面摘掉之后，能够复用到任何位置。以图1为例，若是将数据页page A上的全部记录删除之后，page A会被标记为可复用。这时候若是要插入一条ID=50的记录须要使用新页的时候，page A是能够被复用的。

 

若是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，另一个数据页就被标记为可复用。

 

进一步地，若是咱们用delete命令把整个表的数据删除呢？结果就是，全部的数据页都会被标记为可复用。可是磁盘上，文件不会变小。

 

你如今知道了，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，经过delete命令是不能回收表空间的。这些能够复用，而没有被使用的空间，看起来就像是“空洞”。

 

实际上，不止是删除数据会形成空洞，插入数据也会。

 

若是数据是按照索引递增顺序插入的，那么索引是紧凑的。但若是数据是随机插入的，就可能形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？

 

能够看到，因为page A满了，再插入一个ID是550的数据时，就不得再也不申请一个新的页面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，能够理解为删除一个旧的值，再插入一个新值。不难理解，这也是会形成空洞的。

 

也就是说，通过大量增删改的表，都是多是存在空洞的。因此，若是可以把这些空洞去掉，就能达到收缩表空间的目的。

 

而重建表，就能够达到这样的目的。

 

一、重建表

若是你如今有一个表A，须要作空间收缩，为了把表中存在的空洞去掉，你能够怎么作呢？

 

你能够新建一个与表A结构相同的表B，而后按照主键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。

 

因为表B是新建的表，因此表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。若是咱们把表B做为临时表，数据从表A导入表B的操做完成后，用表B替换A，从效果上看，就起到了收缩表A空间的做用。

 

这里，你可使用alter table A engine=InnoDB命令来重建表。在MySQL 5.5版本以前，这个命令的执行流程跟咱们前面描述的差很少，区别只是这个临时表B不须要你本身建立，MySQL会自动完成转存数据、交换表名、删除旧表的操做。

 

图3 改锁表DDL

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

 

而在MySQL 5.6版本开始引入的Online DDL，对这个操做流程作了优化。

 

简单描述一下引入了Online DDL以后，重建表的流程：

 

1）创建一个临时文件，扫描表A主键的全部数据页；

 

2）用数据页中表A的记录生成B+树，存储到临时文件中；

 

3）生成临时文件的过程当中，将全部对A的操做记录在一个日志文件（row log）中，对应的是图中state2的状态；

 

4）临时文件生成后，将日志文件中的操做应用到临时文件，获得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；

 

5）用临时文件替换表A的数据文件。

 

图4 Online DDL

能够看到，与图3过程的不一样之处在于，因为日志文件记录和重放操做这个功能的存在，这个方案在重建表的过程当中，容许对表A作增删改操做。这也就是Online DDL名字的来源。

 

图4的流程中，alter语句在启动的时候须要获取MDL写锁，可是这个写锁在真正拷贝数据以前就退化成读锁了。

 

为何要退化呢？为了实现Online，MDL读锁不会阻塞增删改操做。

 

那为何不干脆直接解锁呢？为了保护本身，禁止其余线程对这个表同时作DDL。

 

而对于一个大表来讲，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能够接受增删改操做。因此，相对于整个DDL过程来讲，锁的时间很是短。对业务来讲，就能够认为是Online的。

 

须要补充说明的是，上述的这些重建方法都会扫描原表数据和构建临时文件。对于很大的表来讲，这个操做是很消耗IO和CPU资源的。所以，若是是线上服务，你要很当心地控制操做时间。若是想要比较安全的操做的话，我推荐你使用GitHub开源的gh-ost来作。

 

五、online和inplace

一个跟DDL有关的、容易混淆的概念inplace的区别。

 

在图3中，咱们把表A中的数据导出来的存放位置叫做tmp_table。这是一个临时表，是在server层建立的。

 

在图4中，根据表A重建出来的数据是放在“tmp_file”里的，这个临时文件是InnoDB在内部建立出来的。整个DDL过程都在InnoDB内部完成。对于server层来讲，没有把数据挪动到临时表，是一个“原地”操做，这就是“inplace”名称的来源。

 

若是你有一个1TB的表，如今磁盘间是1.2TB，能不能作一个inplace的DDL呢？

 

答案是不能。由于，tmp_file也是要占用临时空间的。

 

咱们重建表的这个语句alter table t engine=InnoDB，其实隐含的意思是：

 

alter table t engine=innodb,ALGORITHM=inplace;

跟inplace对应的就是拷贝表的方式了，用法是：

 

alter table t engine=innodb,ALGORITHM=copy;

当你使用ALGORITHM=copy的时候，表示的是强制拷贝表，对应的流程就是图3的操做过程。

 

但我这样说你可能会以为，inplace跟Online是否是就是一个意思？

 

其实不是的，只是在重建表这个逻辑中恰好是这样而已。

 

好比，若是我要给InnoDB表的一个字段加全文索引，写法是：

 

alter table t add FULLTEXT(field_name);

这个过程是inplace的，但会阻塞增删改操做，是非Online的。

 

若是说这两个逻辑之间的关系是什么的话，能够归纳为：

 

DDL过程若是是Online的，就必定是inplace的；

 

反过来未必，也就是说inplace的DDL，有可能不是Online的。截止到MySQL 8.0，添加全文索引（FULLTEXT index）和空间索引(SPATIAL index)就属于这种状况。

 

最后，咱们再延伸一下。

 

在第10篇文章《MySQL为何有时候会选错索引》的评论区中，有同窗问到使用optimize table、analyze table和alter table这三种方式重建表的区别。这里，我顺便再简单和你解释一下。

 

从MySQL 5.6版本开始，alter table t engine = InnoDB（也就是recreate）默认的就是上面图4的流程了；

analyze table t 其实不是重建表，只是对表的索引信息作从新统计，没有修改数据，这个过程当中加了MDL读锁；

optimize table t 等于recreate+analyze。

 

六、小结

这章讨论了数据库中收缩表空间的方法。

 

若是要收缩一个表，只是delete掉表里面不用的数据的话，表文件的大小是不会变的，你还要经过alter table命令重建表，才能达到表文件变小的目的。介绍了重建表的两种实现方式，Online DDL的方式是能够考虑在业务低峰期使用的，而MySQL 5.5及以前的版本，这个命令是会阻塞DML的，这个你须要特别当心。