存储引擎---数据库

数据库的存储引擎

存储引擎就是存储数据、建立索引、更新/查询数据等技术的实现方式

数据库系统管理的核心组件之一，负责数据的存储、检索和管理。它决定了数据如何存储在磁盘上，如何被索引，如何支持事务和并发操作等。不同的存储引擎有不同的设计目标和优化方向，适应于不同的应用场景，

存储引擎的核心功能：

数据存储：

定义数据的物理存储格式（如行存储、列存储）。

管理数据在磁盘上的分布（如页、块、文件）。

数据检索：

提供高效的索引结构（如B+Tree、LSM-Tree）。

支持快速查询和数据过滤。

事务管理：

实现ACID特性（原子性、一致性、隔离性、持久性）。

提供事务的提交、回滚和隔离级别控制。

并发控制：

处理多用户并发访问（如锁机制、MVCC多版本并发控制）。

避免数据竞争和一致性问题。

故障恢复：

通过日志（如Redo Log、Undo Log）实现崩溃恢复。

保证数据的持久性和一致性。

二、存储引擎的分类

根据设计目标和适用场景，存储引擎可以分为以下几类：

1. 按存储格式

行式存储引擎：

特点：将整行数据存储在一起，适合OLTP（在线事务处理）。

代表：MySQL InnoDB、PostgreSQL。

列式存储引擎：

特点：将每列数据存储在一起，适合OLAP（在线分析处理）。

代表：ClickHouse、Apache Parquet。

2. 按索引结构

B+Tree引擎：

特点：支持高效的范围查询和点查询，适合读多写少场景。

代表：MySQL InnoDB。

LSM-Tree引擎：

特点：写优化，适合写多读少场景。

代表：RocksDB、Cassandra。

3. 按数据位置

磁盘存储引擎：

特点：数据持久化到磁盘，适合大规模数据存储。

代表：MySQL InnoDB、RocksDB。

内存存储引擎：

特点：数据存储在内存中，适合高性能缓存和实时计算。

代表：Redis、MemSQL。

三、常见存储引擎对比

以下是几种常见存储引擎的对比：

存储引擎代表数据库索引结构事务支持适用场景特点InnoDBMySQLB+Tree支持OLTP支持ACID，行级锁，MVCCMyISAMMySQLB+Tree不支持读密集型表级锁，不支持事务RocksDBMySQL (MyRocks)LSM-Tree支持写密集型高写入吞吐，压缩率高LevelDBGoogleLSM-Tree不支持嵌入式存储简单高效，适合小规模数据TokuDBMySQLFractal Tree支持大数据量高压缩比，适合归档数据AriaMariaDBB+Tree支持轻量级OLTP支持崩溃恢复，适合小型应用

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四、存储引擎的工作原理 1. 数据存储

页结构：

数据按页（Page）存储，通常大小为16KB。

页中包含页头、行数据、页尾等信息。

文件组织：

数据文件（如InnoDB的.ibd文件）由多个页组成。

索引文件和数据文件可能分离或合并。

2. 索引结构

B+Tree：

非叶子节点存储键值，叶子节点存储数据。

支持高效的范围查询和点查询。

LSM-Tree：

数据先写入内存（MemTable），再刷入磁盘（SSTable）。

通过Compaction合并磁盘文件。

3. 事务与并发

Redo Log：

记录事务的物理修改，用于崩溃恢复。

Undo Log：

记录事务的逻辑修改，用于回滚和MVCC。

MVCC：

多版本并发控制，通过版本链实现非阻塞读。

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五、存储引擎的选择

OLTP场景：

需要高并发、强一致性。

推荐：InnoDB、PostgreSQL。

OLAP场景：

需要高性能分析查询。

推荐：ClickHouse、Apache Parquet。

写密集型场景：

需要高写入吞吐。

推荐：RocksDB、Cassandra。

缓存场景：

需要低延迟访问。

推荐：Redis、Memcached。

如何使用数据库的存储引擎

如何查看数据库的存储引擎

show engines

建表时指定存储引擎

create table 表名{ 字段1 字段1类型 [comment 字段1注释] ... 字段2 字段2类型 [comment 字段2注释] }engine = innodb[comment 表注释]

数据库（以mysql为例），我查询建表语句（会默认存储引擎）一般默认为InnoDB

存储引擎的选择

InnoDB: 是Mysql的默认存储引擎，支持事务、外键。如果应用对事务的完整性有比较高的要 求，在并发条件下要求数据的一致性，数据操作除了插入和查询之外，还包含很多的更新、删除操 作，那么InnoDB存储引擎是比较合适的选择。 MyISAM ： 如果应用是以读操作和插入操作为主，只有很少的更新和删除操作，并且对事务的完 整性、并发性要求不是很高，那么选择这个存储引擎是非常合适的。 MEMORY：将所有数据保存在内存中，访问速度快，通常用于临时表及缓存。MEMORY的缺陷就是 对表的大小有限制，太大的表无法缓存在内存中，而且无法保障数据的安全性。