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MySQL 表空間碎片的概念及相關(guān)問題解決

更新時(shí)間：2021年05月07日 11:53:31 作者：王文安

這篇文章主要介紹了MySQL 表空間碎片的概念及相關(guān)問題解決，幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)使用MySQL，感興趣的朋友可以了解下

背景

經(jīng)常使用 MySQL 的話，會(huì)發(fā)現(xiàn) MySQL 數(shù)據(jù)文件的磁盤空間一般會(huì)不停的增長(zhǎng)，而且有時(shí)候刪了數(shù)據(jù)或者插入一批數(shù)據(jù)的時(shí)候，磁盤空間有時(shí)候還會(huì)毫無變化。引發(fā)這個(gè)其妙現(xiàn)象的就是 MySQL 的表空間碎片。

什么是表空間碎片？

表空間碎片指的是表空間中存在碎片，形象一點(diǎn)來比喻的話，就像是一張 A4 紙，“表空間碎片”就像是把這張 A4 紙撕碎，再重新拼起來，各個(gè)碎片之間都會(huì)有一些縫隙存在，這些縫隙就是“表空間碎片”。重新拼起來的碎片實(shí)際上會(huì)比完整的 A4 紙大上一圈，這也代表著表空間容易引發(fā)的問題：空間浪費(fèi)。

對(duì)于背景中描述的現(xiàn)象，可以用一張圖來進(jìn)行解釋：

圖中的數(shù)字代表真實(shí)的數(shù)據(jù)行，圓角矩形代表一個(gè)表的表空間。從左往右，第一次操作是刪除數(shù)據(jù)，由于 MySQL 在設(shè)計(jì)上是不會(huì)主動(dòng)釋放空間的，因此當(dāng)表中的數(shù)據(jù)行被刪除時(shí)，雖然數(shù)據(jù)被“刪除”了，但是實(shí)際上這部分空間是沒有釋放的，依舊會(huì)被 Table A 占用，因此也就出現(xiàn)了這樣子的情景：刪除了日志表的很多數(shù)據(jù)，但是 MySQL 的磁盤空間并沒有降低。

PS：這種不釋放空間的設(shè)計(jì)多半和惰性刪除有關(guān)，早期設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫時(shí)，使用的 IO 設(shè)備一般是機(jī)械盤，讀寫性能比 SSD 差很多，所以刪除操作一般不會(huì)直接觸發(fā)磁盤上的數(shù)據(jù)刪除。

可以看到數(shù)據(jù)刪除之后，原本連續(xù)的空間中出現(xiàn)了兩個(gè)空白的區(qū)域，這種一般就叫做表空間空洞，空洞太多了就叫做表空間碎片化（對(duì)應(yīng)的是表空間連續(xù)）。這部分的空間雖然不會(huì)釋放，但是會(huì)被標(biāo)記為可重復(fù)利用，參考最右邊的表空間示意圖（第三個(gè)圓角矩形），當(dāng)新插入數(shù)據(jù)的時(shí)候新數(shù)據(jù)會(huì)重新寫入到表空間空洞中，這也代表著：在大規(guī)模刪除過數(shù)據(jù)的表上，寫入數(shù)據(jù)時(shí)，表空間可能不會(huì)明顯增長(zhǎng)或者不會(huì)增長(zhǎng)。

實(shí)際上產(chǎn)生表空間空洞的操作并不只有 delete，update 也會(huì)引起這個(gè)問題，比如在 varchar 這種變長(zhǎng)的字符型列中修改數(shù)據(jù)，改短一些的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)非常小的空洞，改長(zhǎng)的話就有可能會(huì)因?yàn)榭臻g不足導(dǎo)致把數(shù)據(jù)行的一些數(shù)據(jù)遷移到其他地方去。

怎么查看表空間碎片

MySQL 的系統(tǒng)表記錄了表空間的使用情況，可以用如下查詢檢查：

SELECT CONCAT(table_schema,'.',table_name) AS 'table_name',
                table_rows AS 'Number of Rows',
                CONCAT(ROUND(data_length/(1024*1024),2),' M') AS 'data_size',
                CONCAT(ROUND(index_length/(1024*1024),2),' M') AS 'index_size' ,
                CONCAT(ROUND(data_free/(1024*1024),2),' M') AS'data_free',
                CONCAT(ROUND(data_free/data_length,2),' %') AS 'data_free_pct',
                ENGINE as 'engine'
FROM information_schema.TABLES
WHERE table_schema = 'tablename' 
ORDER by data_free desc;

data_free 指表空間碎片的總空間大小，data_free_pct 指這個(gè)表的碎片百分比，效果如下：

mysql> SELECT CONCAT(table_schema,'.',table_name) AS 'table_name',
    ->                 table_rows AS 'Number of Rows',
    ->                 CONCAT(ROUND(data_length/(1024*1024),2),' M') AS 'data_size',
    ->                 CONCAT(ROUND(index_length/(1024*1024),2),' M') AS 'index_size' ,
    ->                 CONCAT(ROUND(data_free/(1024*1024),2),' M') AS'data_free',
    ->                 CONCAT(ROUND(data_free/data_length,2),' %') AS 'data_free_pct',
    ->                 ENGINE as 'engine'
    -> FROM information_schema.TABLES
    -> WHERE table_schema = 'sbtest'
    -> ORDER by data_free desc;
+----------------+----------------+-----------+------------+-----------+---------------+--------+
| table_name     | Number of Rows | data_size | index_size | data_free | data_free_pct | engine |
+----------------+----------------+-----------+------------+-----------+---------------+--------+
| sbtest.sbtest5 |              0 | 0.02 M    | 0.00 M     | 44.00 M   | 2816.00 %     | InnoDB |
| sbtest.sbtest4 |         986400 | 214.70 M  | 15.52 M    | 4.00 M    | 0.02 %        | InnoDB |
| sbtest.sbtest3 |         986400 | 214.70 M  | 15.52 M    | 4.00 M    | 0.02 %        | InnoDB |
| sbtest.sbtest2 |         986400 | 214.70 M  | 15.52 M    | 4.00 M    | 0.02 %        | InnoDB |
| sbtest.sbtest1 |         987400 | 199.70 M  | 15.52 M    | 4.00 M    | 0.02 %        | InnoDB |
+----------------+----------------+-----------+------------+-----------+---------------+--------+
5 rows in set (0.00 sec)

第一行數(shù)據(jù)是測(cè)試用的數(shù)據(jù)，表中的所有數(shù)據(jù)都被刪掉了，因此計(jì)算出來的 data_free_pct 超過了 100%。

怎么解決表空間碎片問題

目前，能夠回收表空間的辦法僅有一個(gè)，就是重建表，手段包括但不限于 optimize，alter table 等。alter table 的有些操作只能靠 rebuild 表來完成，所以有時(shí)候?qū)Υ蟊磉M(jìn)行一些維護(hù)操作之后，也會(huì)看到磁盤空間使用率下降，這就是回收了表空間碎片騰出來的那一部分空間。

從一般經(jīng)驗(yàn)來看，表空間碎片的回收操作不建議經(jīng)常執(zhí)行，每個(gè)月一次就足夠了，因?yàn)?rebuild 表對(duì)服務(wù)器的資源影響會(huì)比較大，且會(huì)影響這個(gè)表的寫入操作。碎片率（data_free_pct）低于 20% 的時(shí)候也不用特別在意，除非磁盤空間非常緊張，且日志基本被清空。