明明已經刪除了資料，可是表檔案大小依然沒變

以終為始發表於2020-08-20

對於執行很長時間的資料庫來說，往往會出現表佔用儲存空間過大的問題，可是將許多沒用的表刪除之後，表檔案的大小並沒有改變，想解決這個問題，就需要了解 InnoDB 如何回收表空間的。

對於一張表來說，佔用空間重要分為兩部分，表結構和表資料。通常來說，表結構定義佔用的空間很小。所以空間的問題主要和表資料有關。

在 MySQL 8.0 前，表結構儲存在以 .frm 為字尾的檔案裡。在 8.0，允許將表結構定義在系統資料表中。

關於表資料的存放

可以將表資料存在共享表空間，或者單獨的檔案中，通過 innodb_file_per_table 來控制。

  • 如果為 OFF ，表示存在系統共享表空間中，和資料字典一起

  • 如果為 ON，每個 InnoDB 表結構儲存在 .idb 為字尾的檔案中

    在 5.6.6 以後，預設值為 ON.

建議將該引數設定為 ON，這樣在不需要時，通過 drop table 命令，系統就會直接刪除該檔案。

但在共享表空間中，即使表刪掉，空間也不會回收。

truncate = drop + create

資料刪除流程

但有時使用 delete 刪除資料時，僅僅刪除的是某些行，但這可能就會出現表空間沒有被回收的情況。

我們知道，MySQL InnoDB 中採用了 B+ 樹作為儲存資料的結構，也就是常說的索引組織表，並且資料時按照頁來儲存的。

在刪除資料時，會有兩種情況：

  • 刪除資料頁中的某些記錄
  • 刪除整個資料頁的內容

比如想要刪除 R4 這條記錄：

InnoDB 直接將 R4 這條記錄標記為刪除，稱為可複用的位置。如果之後要插入 ID 在 300 到 700 間的記錄時，就會複用該位置。由此可見，磁碟檔案的大小並不會減少。

而且記錄的複用，只限於符合範圍條件的資料。之後要插入 ID 為 800 的記錄，R4 的位置就不能被複用了。

再比如要是刪除了整個資料頁的內容，假設刪除 R3 R4 R5，為 Page A 資料頁。

這時 InnoDB 就會將整個 Page A 標記為刪除狀態，之後整個資料都可以被複用，沒有範圍的限制。比如要插入 ID=50 的內容就可以直接複用。

並且如果兩個相鄰的資料頁利用率都很小，就會把兩個頁中的資料合到其中一個頁上，另一個頁標記為可複用。

綜上，無論是資料行的刪除還是資料頁的刪除，都是將其標記為刪除的狀態，用於複用，所以檔案並不會減小。對應到具體的操作就是使用 delete 命令.

而且，我們還可以發現，對於第一種刪除記錄的情況，由於複用時會有範圍的限制，所以就會出現很多空隙的情況，比如刪除 R4，插入的卻是 ID=800.

插入操作也會造成空隙

在插入資料時，如果資料按照索引遞增順序插入，索引的結構會是緊湊的。但如果是隨機插入的，很可能造成索引資料頁分裂。

比如給已滿的 Page A 插入資料。

由於 Page A 滿了，所以要申請 Page B，調整 Page A 的過程到 Page B，這也稱為頁分裂。

結束後 Page A 就有了空隙。

另外對於更新操作也是，先刪除再插入，也會造成空隙。

進而對於大量進行增刪改的表，都有可能存在空洞。如果把空洞去掉，自然空間就被釋放了。

使用重建表

為了把表中的空隙去掉，這時就可以採用重新建一個與表 A 結構相同的表 B，然後按照主鍵 ID 遞增的順序，把資料依次插入到 B 表中。

由於是順序插入，自然 B 表的空隙不存在，資料頁的利用率也更高。之後用表 B 代替表 A，好像起到了收縮表 A 空間的作用。

具體通過:

alter table A engine=InnoDB

在 5.5 版本後，該命令和上面提到的流程差不多，而且 MySQL 會自己完成資料，交換表名，刪除舊錶的操作。

但這就有一個問題，在 DDL 中，表 A 不能有更新，此時有資料寫入表 A 的話，就會造成資料丟失。

在 5.6 版本後引入了 Online DDL。

Online DDL

Online DDL 在其基礎上做了如下的更新：

重建表的過程如下：

  1. 建立一個臨時檔案，掃描表 A 主鍵的所有資料頁。
  2. 用生成的資料頁生成 B+ 樹，儲存到臨時檔案中。
  3. 生成臨時檔案時，如果有對 A 的操作，將其記錄在日誌檔案中，對應圖中 state 2 的狀態。
  4. 臨時檔案生成後，將日誌檔案應用到臨時檔案中，得到與 A 表相同的資料檔案，對應 state 3 狀態。
  5. 用臨時檔案替換 A 表的資料檔案。

由於 row log 日誌檔案存在，可以在重建表示，對錶 A 進行 DML 操作。

需要注意的是，在 alter 語句執行前，會先申請 MDL 寫鎖，但在拷貝資料前會退化成 MDL 讀鎖，從而支援 DML 操作。

至於為什麼不大 MDL 去掉，是防止其他執行緒對這個表同時做 DDL 操作。

對於大表來說，該操作很耗 IO 和 CPU 資源，所以線上上操作時，要控制操作時間。如果為了保證安全，推薦使用 gh-ost 來遷移。

Online 和 inplace

首先說一下 inplace 和 copy 的區別：

在 Online DDL 中，表 A 重建後的資料放在 tmp_file 中，這個臨時檔案是在 InnoDB 內部建立出來的。整個 DDL 在 InnoDB 內部完成。進而對於 Server 層來說，並沒有資料移動到臨時表中，是一個 "原地" 操作，所以叫 "inplace" .

而在之前普通的 DDL 中，建立後的表 A 是在 tmp_table 是 Server 建立的，所以叫 "copy"

對應到語句其實就是：

# alter table t engine=InnoDB 預設為下面
alter table t engine=innodb,ALGORITHM=inplace;

# 走的就是 server 拷貝的過程
alter table t engine=innodb,ALGORITHM=copy;

需要注意的是 inplace 和 Online 並不是對應關係：

  1. DDL 過程是 Online，則一定是 inplace
  2. 如果是 inplace 的 DDL 不應當是 Online，如在 <= 8.0, 新增全文索引和空間索引就屬於這種情況。

擴充

說一下 optimize，analyze，alter table 三種重建表之間的區別：

  1. alter table t engine = InnoDB（也就是 recreate）預設的是 Oline DDL 過程。
  2. analyze table t 不是重建表，僅僅是對錶的索引資訊做重新統計，沒有修改資料，期間加 MDL 讀鎖。
  3. optimize table t 等於上兩步的操作。

在事務裡面使用 alter table 預設會自動提交事務，保持事務一致性

如果有時，在重建某張表後，空間不僅沒有變小，甚至還變大了一點點。這時因為，重建的這張表本身沒有空隙，在 DDL 期間，剛好有一些 DML 執行，引入了一些新的空隙。

而且 InnoDB 不會把整張表填滿，每個頁留下 1/16 給後續的更新用，所以可能遠離是緊湊的，但重建後變成的稍有空隙。

總結

現在我們知道，在使用 delete 刪除資料時，其實對應的資料行並不是真正的刪除，InnoDB 僅僅是將其標記成可複用的狀態，所以表空間不會變小。

通常來說，在標記複用空間時分為兩種，一種是僅將某些資料頁中的位置標記為刪除狀態，但這樣的位置只會在一定範圍內使用，會出現空隙的情況。

另一種是將整個資料頁標記成可複用的狀態，這樣的資料頁沒有限制，可直接複用。

為了解決這個問題，我們可以採用重建表的方式，其中在 5.6 版本後，建立表已經支援 Online 的操作，但最後是在業務低峰時使用

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