MySQL 8.0 之数据字典

一、简介

MySQL 8.0 将数据库元信息都存放于InnoDB存储引擎表中，在以前版本的MySQL中，数据字典不只仅存放于特定的存储引擎表中，还存放于元数据文件、非事务性存储引擎表中。本文将会介绍MySQL 8.0对数据字典的改进，以及改进带来的好处、影响以及局限性。

二、数据字典

2.一、新版本以前的数据字典

数据字典是数据库重要的组成部分之一，那么什么是数据字典？数据字典包含哪些内容呢？数据字典是对数据库中的数据、库对象、表对象等的元信息的集合。在MySQL中，数据字典信息内容就包括表结构、数据库名或表名、字段的数据类型、视图、索引、表字段信息、存储过程、触发器等内容。MySQL INFORMATION_SCHEMA库提供了对数据局元数据、统计信息、以及有关MySQL server的访问信息（例如：数据库名或表名，字段的数据类型和访问权限等）。该库中保存的信息也能够称为MySQL的数据字典。 在MySQL8.0以前，MySQL的数据字典信息，并无所有存放在系统数据库表中，部分数据库数据字典信息存放于文件中，其他的数据字典信息存放于数据字典库中（INFORMATION_SCHEMA,mysql,sys）。例如表结构信息存放在.frm文件中,数据库表字段信息存放于INFORMATION_SCHEMA下的COLUMNS表中。早期，5.6版本以前，MyISAM是MySQL的默认存储引擎，而做为MyISAM存储引擎，它是没有数据字典的。只有表结构信息记录在.frm文件中。MySQL5.6版本以后，将InnoDB存储引擎做为默认的存储引擎。在InnoDB存储引擎中，添加了一些数据字典文件用于存放数据字典元信息，例如：.opt文件，记录了每一个库的一些基本信息，包括库的字符集等信息，.TRN，.TRG文件用于存放触发器的信息内容。

2.二、新版本数据字典的改进

最新的MySQL 8.0 发布以后，对数据库数据字典方面作了较大的改进。

• 首先是，将全部原先存放于数据字典文件中的信息，所有存放到数据库系统表中，即将以前版本的.frm,.opt,.par,.TRN,.TRG,.isl文件都移除了，再也不经过文件的方式存储数据字典信息。
• 其次是对INFORMATION_SCHEM，mysql，sys系统库中的存储引擎作了改进，原先使用MyISAM存储引擎的数据字典表都改成使用InnoDB存储引擎存放。从不支持事务的MyISAM存储引擎转变到支持事务的InnoDB存储引擎，为原子DDL的实现，提供了可能性。

三、新数据字典带来的影响

3.一、INFORMATION_SCHEMA性能提高

8.0中对数据字典进行改进以后，很大程度上提升了对INFORMATIONS_SCHEMA的查询性能，经过能够经过查表快速的得到想要查询的数据，缘由是：

• 数据库在查询INFORMATION_SCHEMA的表时，再也不必定须要建立一张临时表，能够直接查询数据字典表。
• 在以前版本中，数据字典信息不必定是存放于表中，因此在获取数据字典信息时候，不只仅是查表操做。例如读取数据库表结构信息，底层实际上是读取.frm文件来得到，是一个文件打开读取的操做。而在新版本中，数据字典信息均可以经过直接查表的方式获取，替代那些获取信息慢的方式。
• 对存储引擎的改进以后，在查询INFORMATIONS_SCHEMA表时，若是表上有索引，优化器会合理的利用索引。
• 对于INFORMATION_SCHEMA下的STATISTICS表和TABLES表中的信息，8.0中经过缓存的方式，以提升查询的性能。能够经过设置information_schema_stats_expiry参数设置缓存数据的过时时间，默认是86400秒。查询这两张表的数据的时候，首先是到缓存中进行查询，缓存中没有缓存数据，或者缓存数据过时了，查询会从存储引擎中获取最新的数据。若是须要获取最新的数据，能够经过设置information_schema_stats_expiry参数为0或者ANALYZE TABLE操做。

3.二、原子DDL

MySQL8.0开始支持原子DDL操做，一个原子DDL操做，具体的操做内容包括：数据字典更新，存储引擎层的操做，在binlog中记录DDL操做。而且这些操做都是原子性的，表示中间过程出现错误的时候，是能够完整回退的。这在以前版本的DDL操做中是不支持的。以前数据库版本中一直没有支持原子DDL的特性，是有缘由的，由于在早期的数据库版本中，数据库元信息存放于元信息文件中、非事务性表中以及特定存储引擎的数据字典中。这些都没法保证DDL操做内容在一个事务当中，没法保证原子性。 具体的原子DDL，后续会有专门的文章。

3.三、innodb_read_only对全部存储引擎生效

在8.0以前版本中，innodb_read_only参数能够阻止对InnoDB存储引擎表的create和drop等更新操做。可是在MySQL8.0中，开启innodb_read_only参数阻止了全部存储引擎的这些操做。create或者drop表的操做都须要更新数据字典表，8.0中这个数据字典表都改成了InnoDB存储引擎，因此对于数据字典表的更新会失败，从而致使各存储引擎create和drop表失败。一样的像ANALYZE TABLE和ALTER TABLE tbl_name ENGINE=engine_name这种操做也会失败，由于这些操做都要去更新数据字典表。

3.四、mysqldump mysqlpump导出的内容影响

MySQL8.0以后，在使用mysqldump和mysqlpump导出数据时候，与以前有了一些不一样，主要是如下几点：

• 以前版本的mysqldump和mysqlpump能够导出mysql系统库中的全部表的内容，8.0以后，只能导出mysql系统库中的非data dictionary table。（data dictionary table内容能够参照：dev.mysql.com/doc/refman/…
• 以前版本当使用--all-databases参数导出数据的时候，不加--routines和--events选项也能够导出触发器、存储过程等信息，由于这些信息都存放于proc和event表中，导出全部表便可导出这些信息。可是在8.0中，proc表和event表都再也不使用，而且定义触发器、存储过程的数据字典表不会被导出，因此在8.0中使用mysqldump、mysqlpump导出数据的时候，若是须要导出触发器、存储过程等内容，必定须要加上--routines和--events选项。
• 以前版本中--routines选项导出的时候，备份帐户须要有proc表的SELECT权限，在8.0中须要对全部表的SELECT权限
• 以前版本中，导出触发器、存储过程能够同时导出触发器、存储过程的建立和修改的时间戳，8.0中再也不支持。

3.五、新数据字典的局限性

MySQL8.0数据字典的改进有不少方便的特性，例如带来了原子DDL，提高了INFORMATION_SCHEMA的查询性能等，可是它并非完美的，新版数据字典仍是存在一些局限性：

• 经过手动mkdir的方式在数据目录下建立库目录，这种方式是不会被数据库所识别到。
• DDL操做会花费更长的时间，由于以前的DDL操做是直接对.frm文件进行更改操做，只要写一个文件，如今是须要更新数据字典表，表明着须要将数据写到存储引擎、read log、undo log中。

四、总结

目前已经正式GA的MySQL 8.0是使人很期待的一个版本，从数据字典方面的改进，到原子DDL，到数据库self tuning等等新特性，都让人为8.0感到激动。8.0中有许多新特性等待去尝试，去发现。

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