mysql 删除数据回收空间（浅谈为什么MySQL不建议delete删除数据）

时间：2022-01-15 01:13:33类别：数据库

mysql 删除数据回收空间

浅谈为什么MySQL不建议delete删除数据

前言
- InnoDB存储架构
Innodb表空间
Inndob存储分布
- 创建空表查看空间变化
- 插入数据后的空间变化
- delete数据后的空间变化
Innodb中的碎片
- 碎片的产生
- 碎片的回收
delete对SQL的影响
- 未删除前的SQL执行情况
- 删除后的SQL执行情况
delete优化建议
- 控制业务账号权限
- delete改为标记删除
数据归档方式
- 通用数据归档方法
- 优化后的归档方式
总结

前言

我负责的有几个系统随着业务量的增长，存储在MySQL中的数据日益剧增，我当时就想现在的业务方不讲武德，搞偷袭，趁我没反应过来把很多表，很快，很快啊都打到了亿级别，我大意了，没有闪，这就导致跟其Join的表的SQL变得很慢，对的应用接口的response time也变长了，影响了用户体验。

事后我找到业务方，我批评了他们跟他们说要讲武德，连忙跟我道歉，这个事情才就此作罢，走的时候我对他们说下次不要这样了，耗子尾汁，好好反思。

骂归骂，事情还是得解决，时候我分析原因发现，发现有些表的数据量增长很快，对应SQL扫描了很多无效数据，导致SQL慢了下来，通过确认之后，这些大表都是一些流水、记录、日志类型数据，只需要保留1到3个月，此时需要对表做数据清理实现瘦身，一般都会想到用insert + delete的方式去清理。

这篇文章我会从InnoDB存储空间分布，delete对性能的影响，以及优化建议方面解释为什么不建议delete删除数据。

InnoDB存储架构

mysql 删除数据回收空间（浅谈为什么MySQL不建议delete删除数据）

从这张图可以看到，InnoDB存储结构主要包括两部分：逻辑存储结构和物理存储结构。

逻辑上是由表空间tablespace —> 段segment或者inode —> 区Extent ——>数据页Page构成，Innodb逻辑管理单位是segment，空间分配的最小单位是extent，每个segment都会从表空间FREE_PAGE中分配32个page，当这32个page不够用时，会按照以下原则进行扩展：如果当前小于1个extent，则扩展到1个extent；当表空间小于32MB时，每次扩展一个extent；表空间大于32MB，每次扩展4个extent。

物理上主要由系统用户数据文件，日志文件组成，数据文件主要存储MySQL字典数据和用户数据，日志文件记录的是data page的变更记录，用于MySQL Crash时的恢复。

Innodb表空间

InnoDB存储包括三类表空间：系统表空间，用户表空间，Undo表空间。

**系统表空间：**主要存储MySQL内部的数据字典数据，如information_schema下的数据。

**用户表空间：**当开启innodb_file_per_table=1时，数据表从系统表空间独立出来存储在以table_name.ibd命令的数据文件中，结构信息存储在table_name.frm文件中。

**Undo表空间：**存储Undo信息，如快照一致读和flashback都是利用undo信息。

从MySQL 8.0开始允许用户自定义表空间，具体语法如下：

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11 CREATE TABLESPACE tablespace_name

ADD DATAFILE 'file_name' #数据文件名

USE LOGFILE GROUP logfile_group #自定义日志文件组，一般每组2个logfile。

[EXTENT_SIZE [=] extent_size] #区大小

[INITIAL_SIZE [=] initial_size] #初始化大小

[AUTOEXTEND_SIZE [=] autoextend_size] #自动扩宽尺寸

[MAX_SIZE [=] max_size] #单个文件最大size，最大是32G。

[NODEGROUP [=] nodegroup_id] #节点组

[WAIT]

[COMMENT [=] comment_text]

ENGINE [=] engine_name

这样的好处是可以做到数据的冷热分离，分别用HDD和SSD来存储，既能实现数据的高效访问，又能节约成本，比如可以添加两块500G硬盘，经过创建卷组vg，划分逻辑卷lv，创建数据目录并mount相应的lv，假设划分的两个目录分别是/hot_data 和 /cold_data。

这样就可以将核心的业务表如用户表，订单表存储在高性能SSD盘上，一些日志，流水表存储在普通的HDD上，主要的操作步骤如下：

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10 #创建热数据表空间

create tablespace tbs_data_hot add datafile '/hot_data/tbs_data_hot01.dbf' max_size 20G;

#创建核心业务表存储在热数据表空间

create table booking(id bigint not null primary key auto_increment, …… ) tablespace tbs_data_hot;

#创建冷数据表空间

create tablespace tbs_data_cold add datafile '/hot_data/tbs_data_cold01.dbf' max_size 20G;

#创建日志，流水，备份类的表存储在冷数据表空间

create table payment_log(id bigint not null primary key auto_increment, …… ) tablespace tbs_data_cold;

#可以移动表到另一个表空间

alter table payment_log tablespace tbs_data_hot;

Inndob存储分布

创建空表查看空间变化

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9 mysql> create table user(id bigint not null primary key auto_increment,

-> name varchar(20) not null default '' comment '姓名',

-> age tinyint not null default 0 comment 'age',

-> gender char(1) not null default 'M' comment '性别',

-> phone varchar(16) not null default '' comment '手机号',

-> create_time datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',

-> update_time datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改时间'

-> ) engine = InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT '用户信息表';

Query OK, 0 rows affected (0.26 sec)

1 2	`# ls -lh user1.ibd` `-rw-r----- 1 mysql mysql 96K Nov 6 12:48 user.ibd`

设置参数innodb_file_per_table=1时，创建表时会自动创建一个segment，同时分配一个extent，包含32个data page的来存储数据，这样创建的空表默认大小就是96KB，extent使用完之后会申请64个连接页，这样对于一些小表，或者undo segment，可以在开始时申请较少的空间，节省磁盘容量的开销。

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13 # python2 py_innodb_page_info.py -v /data2/mysql/test/user.ibd

page offset 00000000, page type <File Space Header>

page offset 00000001, page type <Insert Buffer Bitmap>

page offset 00000002, page type <File Segment inode>

page offset 00000003, page type <B-tree Node>, page level <0000>

page offset 00000000, page type <Freshly Allocated Page>

page offset 00000000, page type <Freshly Allocated Page>

Total number of page: 6: #总共分配的页数

Freshly Allocated Page: 2 #可用的数据页

Insert Buffer Bitmap: 1 #插入缓冲页

File Space Header: 1 #文件空间头

B-tree Node: 1 #数据页

File Segment inode: 1 #文件端inonde，如果是在ibdata1.ibd上会有多个inode。

插入数据后的空间变化

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17 mysql> DELIMITER $$

mysql> CREATE PROCEDURE insert_user_data(num INTEGER)

-> BEGIN

-> DECLARE v_i int unsigned DEFAULT 0;

-> set autocommit= 0;

-> WHILE v_i < num DO

-> insert into user(`name`, age, gender, phone) values (CONCAT('lyn',v_i), mod(v_i,120), 'M', CONCAT('152',ROUND(RAND(1)*100000000)));

-> SET v_i = v_i+1;

-> END WHILE;

-> commit;

-> END $$

Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> DELIMITER ;

#插入10w数据

mysql> call insert_user_data(100000);

Query OK, 0 rows affected (6.69 sec)

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16 # ls -lh user.ibd

-rw-r----- 1 mysql mysql 14M Nov 6 10:58 /data2/mysql/test/user.ibd

# python2 py_innodb_page_info.py -v /data2/mysql/test/user.ibd

page offset 00000000, page type <File Space Header>

page offset 00000001, page type <Insert Buffer Bitmap>

page offset 00000002, page type <File Segment inode>

page offset 00000003, page type <B-tree Node>, page level <0001> #增加了一个非叶子节点，树的高度从1变为2.

........................................................

page offset 00000000, page type <Freshly Allocated Page>

Total number of page: 896:

Freshly Allocated Page: 493

Insert Buffer Bitmap: 1

File Space Header: 1

B-tree Node: 400

File Segment inode: 1

delete数据后的空间变化

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31 mysql> select min(id),max(id),count(*) from user;

+---------+---------+----------+

| min(id) | max(id) | count(*) |

+---------+---------+----------+

| 1 | 100000 | 100000 |

+---------+---------+----------+

1 row in set (0.05 sec)

#删除50000条数据，理论上空间应该从14MB变长7MB左右。

mysql> delete from user limit 50000;

Query OK, 50000 rows affected (0.25 sec)

#数据文件大小依然是14MB，没有缩小。

# ls -lh /data2/mysql/test/user1.ibd

-rw-r----- 1 mysql mysql 14M Nov 6 13:22 /data2/mysql/test/user.ibd

#数据页没有被回收。

# python2 py_innodb_page_info.py -v /data2/mysql/test/user.ibd

page offset 00000000, page type <File Space Header>

page offset 00000001, page type <Insert Buffer Bitmap>

page offset 00000002, page type <File Segment inode>

page offset 00000003, page type <B-tree Node>, page level <0001>

........................................................

page offset 00000000, page type <Freshly Allocated Page>

Total number of page: 896:

Freshly Allocated Page: 493

Insert Buffer Bitmap: 1

File Space Header: 1

B-tree Node: 400

File Segment inode: 1

#在MySQL内部是标记删除，

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18 mysql> use information_schema;

Database changed

mysql> SELECT A.SPACE AS TBL_SPACEID, A.TABLE_ID, A.NAME AS TABLE_NAME, FILE_FORMAT, ROW_FORMAT, SPACE_TYPE, B.INDEX_ID , B.NAME AS INDEX_NAME, PAGE_NO, B.TYPE AS INDEX_TYPE FROM INNODB_SYS_TABLES A LEFT JOIN INNODB_SYS_INDEXES B ON A.TABLE_ID =B.TABLE_ID WHERE A.NAME = 'test/user1';

+-------------+----------+------------+-------------+------------+------------+----------+------------+---------+------------+

| TBL_SPACEID | TABLE_ID | TABLE_NAME | FILE_FORMAT | ROW_FORMAT | SPACE_TYPE | INDEX_ID | INDEX_NAME | PAGE_NO | INDEX_TYPE |

+-------------+----------+------------+-------------+------------+------------+----------+------------+---------+------------+

| 1283 | 1207 | test/user | Barracuda | Dynamic | Single | 2236 | PRIMARY | 3 | 3 |

+-------------+----------+------------+-------------+------------+------------+----------+------------+---------+------------+

1 row in set (0.01 sec)

PAGE_NO = 3 标识B-tree的root page是3号页，INDEX_TYPE = 3是聚集索引。 INDEX_TYPE取值如下：

0 = nonunique secondary index;

1 = automatically generated clustered index (GEN_CLUST_INDEX);

2 = unique nonclustered index;

3 = clustered index;

32 = full-text index;

#收缩空间再后进行观察

MySQL内部不会真正删除空间，而且做标记删除，即将delflag:N修改为delflag:Y，commit之后会会被purge进入删除链表，如果下一次insert更大的记录，delete之后的空间不会被重用，如果插入的记录小于等于delete的记录空会被重用，这块内容可以通过知数堂的innblock工具进行分析。

Innodb中的碎片

碎片的产生

我们知道数据存储在文件系统上的，总是不能100%利用分配给它的物理空间，删除数据会在页面上留下一些”空洞”，或者随机写入（聚集索引非线性增加）会导致页分裂，页分裂导致页面的利用空间少于50%，另外对表进行增删改会引起对应的二级索引值的随机的增删改，也会导致索引结构中的数据页面上留下一些"空洞"，虽然这些空洞有可能会被重复利用，但终究会导致部分物理空间未被使用，也就是碎片。

同时，即便是设置了填充因子为100%，Innodb也会主动留下page页面1/16的空间作为预留使用（An innodb_fill_factor setting of 100 leaves 1/16 of the space in clustered index pages free for future index growth）防止update带来的行溢出。

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12 mysql> select table_schema,

-> table_name,ENGINE,

-> round(DATA_LENGTH/1024/1024+ INDEX_LENGTH/1024/1024) total_mb,TABLE_ROWS,

-> round(DATA_LENGTH/1024/1024) data_mb, round(INDEX_LENGTH/1024/1024) index_mb, round(DATA_FREE/1024/1024) free_mb, round(DATA_FREE/DATA_LENGTH*100,2) free_ratio

-> from information_schema.TABLES where TABLE_SCHEMA= 'test'

-> and TABLE_NAME= 'user';

+--------------+------------+--------+----------+------------+---------+----------+---------+------------+

| table_schema | table_name | ENGINE | total_mb | TABLE_ROWS | data_mb | index_mb | free_mb | free_ratio |

+--------------+------------+--------+----------+------------+---------+----------+---------+------------+

| test | user | InnoDB | 4 | 50000 | 4 | 0 | 6 | 149.42 |

+--------------+------------+--------+----------+------------+---------+----------+---------+------------+

1 row in set (0.00 sec)

其中data_free是分配了未使用的字节数，并不能说明完全是碎片空间。

碎片的回收

对于InnoDB的表，可以通过以下命令来回收碎片，释放空间，这个是随机读IO操作，会比较耗时，也会阻塞表上正常的DML运行，同时需要占用额外更多的磁盘空间，对于RDS来说，可能会导致磁盘空间瞬间爆满，实例瞬间被锁定，应用无法做DML操作，所以禁止在线上环境去执行。

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8 #执行InnoDB的碎片回收

mysql> alter table user engine=InnoDB;

Query OK, 0 rows affected (9.00 sec)

Records: 0 Duplicates: 0 Warnings: 0

##执行完之后，数据文件大小从14MB降低到10M。

# ls -lh /data2/mysql/test/user1.ibd

-rw-r----- 1 mysql mysql 10M Nov 6 16:18 /data2/mysql/test/user.ibd

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7 mysql> select table_schema, table_name,ENGINE, round(DATA_LENGTH/1024/1024+ INDEX_LENGTH/1024/1024) total_mb,TABLE_ROWS, round(DATA_LENGTH/1024/1024) data_mb, round(INDEX_LENGTH/1024/1024) index_mb, round(DATA_FREE/1024/1024) free_mb, round(DATA_FREE/DATA_LENGTH*100,2) free_ratio from information_schema.TABLES where TABLE_SCHEMA= 'test' and TABLE_NAME= 'user';

+--------------+------------+--------+----------+------------+---------+----------+---------+------------+

| table_schema | table_name | ENGINE | total_mb | TABLE_ROWS | data_mb | index_mb | free_mb | free_ratio |

+--------------+------------+--------+----------+------------+---------+----------+---------+------------+

| test | user | InnoDB | 5 | 50000 | 5 | 0 | 2 | 44.29 |

+--------------+------------+--------+----------+------------+---------+----------+---------+------------+

1 row in set (0.00 sec)

delete对SQL的影响

未删除前的SQL执行情况

#插入100W数据

mysql> call insert_user_data(1000000);

Query OK, 0 rows affected (35.99 sec)

#添加相关索引

mysql> alter table user add index idx_name(name), add index idx_phone(phone);

Query OK, 0 rows affected (6.00 sec)

Records: 0 Duplicates: 0 Warnings: 0

#表上索引统计信息

mysql> show index from user;

+

-------+------------+-----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+

+

-------+------------+-----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+

| user | 0 |

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