作者 沈 剛·沃趣科技資料庫技術專家
出品 沃趣科技
| 簡介
mysql 8.0 將資料庫元資訊都存放於innodb儲存引擎表中，在之前版本的mysql中，資料字典不僅僅存放於特定的儲存引擎表中，還存放於元資料檔案、非事務性儲存引擎表中。本文將會介紹mysql 8.0對資料字典的改進，以及改進帶來的好處、影響以及侷限性。
| 資料字典
(1)新版本之前的資料字典
資料字典是資料庫重要的組成部分之一，那麼什麼是資料字典？資料字典包含哪些內容呢？資料字典是對資料庫中的資料、庫物件、表物件等的元資訊的集合。在mysql中，資料字典資訊內容就包括表結構、資料庫名或表名、欄位的資料型別、檢視、索引、表字段資訊、儲存過程、觸發器等內容。mysql information_schema庫提供了對資料局元資料、統計資訊、以及有關mysql server的訪問資訊(例如：資料庫名或表名，欄位的資料型別和訪問許可權等)。該庫中儲存的資訊也可以稱為mysql的資料字典。
在mysql8.0之前，mysql的資料字典資訊，並沒有全部存放在系統資料庫表中，部分資料庫資料字典資訊存放於檔案中，其餘的資料字典資訊存放於資料字典庫中(information_schema,mysql,sys)。例如表結構資訊存放在.frm檔案中,資料庫表字段資訊存放於information_schema下的columns表中。早期，5.6版本之前，myisam是mysql的預設儲存引擎，而作為myisam儲存引擎，它是沒有資料字典的。只有表結構資訊記錄在.frm檔案中。mysql5.6版本之後，將innodb儲存引擎作為預設的儲存引擎。在innodb儲存引擎中，新增了一些資料字典檔案用於存放資料字典元資訊，例如：.opt檔案，記錄了每個庫的一些基本資訊，包括庫的字符集等資訊，.trn，.trg檔案用於存放觸發器的資訊內容。
(2)新版本資料字典的改進
最新的mysql 8.0 發布之後，對資料庫資料字典方面做了較大的改進。
首先是，將所有原先存放於資料字典檔案中的資訊，全部存放到資料庫系統表中，即將之前版本的
.frm,.opt,.par,.trn,.trg,.isl檔案都移除了，不再通過檔案的方式儲存資料字典資訊。
其次是對information_schem，mysql，sys系統庫中的儲存引擎做了改進，原先使用myisam儲存引擎的資料字典表都改為使用innodb儲存引擎存放。從不支援事務的myisam儲存引擎轉變到支援事務的innodb儲存引擎，為原子ddl的實現，提供了可能性。
| 新資料字典帶來的影響
(1)information_schema效能提公升
8.0中對資料字典進行改進之後，很大程度上提高了對informations_schema的查詢效能，通過可以通過查表快速的獲得想要查詢的資料，原因是：
資料庫在查詢information_schema的表時，不再一定需要建立一張臨時表，可以直接查詢資料字典表。
在之前版本中，資料字典資訊不一定是存放於表中，所以在獲取資料字典資訊時候，不僅僅是查表操作。例如讀取資料庫表結構資訊，底層其實是讀取.frm檔案來獲得，是乙個檔案開啟讀取的操作。而在新版本中，資料字典資訊都可以通過直接查表的方式獲取，替代那些獲取資訊慢的方式。
對儲存引擎的改進之後，在查詢informations_schema表時，如果表上有索引，優化器會合理的利用索引。
對於information_schema下的statistics表和tables表中的資訊，8.0中通過快取的方式，以提高查詢的效能。可以通過設定
information_schema_stats_expiry引數設定快取資料的過期時間，預設是86400秒。查詢這兩張表的資料的時候，首先是到快取中進行查詢，快取中沒有快取資料，或者快取資料過期了，查詢會從儲存引擎中獲取最新的資料。如果需要獲取最新的資料，可以通過設定
information_schema_stats_expiry引數為0或者analyze table操作。
(2)原子ddl
mysql8.0開始支援原子ddl操作，乙個原子ddl操作，具體的操作內容包括：資料字典更新，儲存引擎層的操作，在binlog中記錄ddl操作。並且這些操作都是原子性的，表示中間過程出現錯誤的時候，是可以完整回退的。這在之前版本的ddl操作中是不支援的。之前資料庫版本中一直沒有支援原子ddl的特性，是有原因的，因為在早期的資料庫版本中，資料庫元資訊存放於元資訊檔案中、非事務性表中以及特定儲存引擎的資料字典中。這些都無法保證ddl操作內容在乙個事務當中，無法保證原子性。具體的原子ddl，後續會有專門的文章。
(3)innodb_read_only對所有儲存引擎生效
在8.0之前版本中，innodb_read_only引數可以阻止對innodb儲存引擎表的create和drop等更新操作。但是在mysql8.0中，開啟innodb_read_only引數阻止了所有儲存引擎的這些操作。create或者drop表的操作都需要更新資料字典表，8.0中這個資料字典表都改為了innodb儲存引擎，所以對於資料字典表的更新會失敗，從而導致各儲存引擎create和drop表失敗。同樣的像analyze table和alter table tbl_name engine=engine_name這種操作也會失敗，因為這些操作都要去更新資料字典表。
(4)mysqldump mysqlpump匯出的內容影響
mysql8.0之後，在使用mysqldump和mysqlpump匯出資料時候，與之前有了一些不同，主要是以下幾點：
之前版本的mysqldump和mysqlpump可以匯出mysql系統庫中的所有表的內容，8.0之後，只能匯出mysql系統庫中沒有資料的資料字典表。
之前版本當使用--all-databases引數匯出資料的時候，不加--routines和--events選項也可以匯出觸發器、儲存過程等資訊，因為這些資訊都存放於proc和event表中，匯出所有表即可匯出這些資訊。但是在8.0中，proc表和event表都不再使用，並且定義觸發器、儲存過程的資料字典表不會被匯出，所以在8.0中使用mysqldump、mysqlpump匯出資料的時候，如果需要匯出觸發器、儲存過程等內容，一定需要加上--routines和--events選項。
之前版本中--routines選項匯出的時候，備份賬戶需要有proc表的select許可權，在8.0中需要對所有表的select許可權
之前版本中，匯出觸發器、儲存過程可以同時匯出觸發器、儲存過程的建立和修改的時間戳，8.0中不再支援。
(5)新資料字典的侷限性
mysql8.0資料字典的改進有很多方便的特性，例如帶來了原子ddl，提公升了information_schema的查詢效能等，但是它並不是完美的，新版資料字典還是存在一些侷限性：
通過手動mkdir的方式在資料目錄下建立庫目錄，這種方式是不會被資料庫所識別到。
ddl操作會花費更長的時間，因為之前的ddl操作是直接對.frm檔案進行更改操作，只要寫乙個檔案，現在是需要更新資料字典表，代表著需要將資料寫到儲存引擎、read log、undo log中。
| 總結
目前已經正式ga的mysql 8.0是令人很期待的乙個版本，從資料字典方面的改進，到原子ddl，到資料庫self tuning等等新特性，都讓人為8.0感到激動。8.0中有許多新特性等待去嘗試，去發現。
| 作者簡介
沈 剛·沃趣科技資料庫技術專家
熟悉mysql資料庫執行機制，豐富的資料庫及複製架構故障診斷、效能調優、資料庫備份恢復及遷移經驗。
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