13| 为什么表数据删掉一般，表文件大小不变？

InnoDB表包含两个部分：表结构定义和数据。在8.0之前，表结构是以.frm为后缀的文件中。
MySQL8.0版本，则允许把表结构定义放在数据表中了，因为表结构定义占用的空间很小，所以主要针对的是表数据。

1. 参数innodb_file_per_table

表数据既可以存在共享空间里，也可以是单独的文件，这个行为是由参数innodb_file_per_table控制的。
1. OFF：表的数据放在系统共享表空间，也就是跟数据字典放在一起。
2. ON：每个InnoDB表数据存储再一个以.ibd为后缀的文件中。
从MySQL5.6.6版本开始，它的默认值为ON。
一个单独的表存储为一个文件更容易管理，而且再不需要这个表后，通过drop table命令，系统直接删除这个文件。如果放在共享空间中，即使表删掉了，空间也不会回收。所以推荐将此参数设置为ON

2. 数据删除流程

InnoDB中的数据都是用B+树的结构组织的。
- 假设我们要删除R4这个记录，InnoDB引擎只会把R4这个记录标记为删除。如果之后要再插入一个ID再300和600之间的记录，可能会复用这个位置，但是磁盘文件的大小并不会缩小。
InnoDB的数据是按页存储的，那么如果我们删除掉一个数据页上的所有记录，会怎么样
- 答案是：整个数据页就可以被复用了。
- 但是数据页的复用跟记录的复用是不同的。
  1. 记录的复用。只限于符合范围条件的数据。比如上面的例子，R4这条记录被删除后，如果插入一个ID为400的行，可以直接复用这个空间。如果插入的ID为800的行，就不能复用这个位置了。
  2. 页的复用：当整个页从B+树里面摘掉后，可以复用到任何位置，以上图为例，如果将pageA上的所有记录删除后，PageA会标记为可复用，如果要插入一条ID=50的记录需要使用新叶的时候，pageA是可以被复用。
- 如果相邻的两个数据页利用率都很小，系统会把这两个页上的数据合到其中一个页上，另外一个数据页被标记为可复用。
如果用delete命令把整个表的数据都删除
- 所有的数据页都会标记为可复用，但是再磁盘上，文件不会变小。
- delete命令是不能回收表空间的，这些可以复用，而没有被使用的空间，看起来就像是“空洞”。

3. 插入数据造成的“空洞”

如果数据是按照索引递增顺序插入的，那么索引是紧凑的，但如果数据是随机插入的，就能造成索引的数据页分裂。
假设图1中page A已经满了，这时候我们再插入一行数据。
可以看到，由于pageA满了，再插入一个ID是550的数据时，就要申请一个新的页面page B来保存数据。页分裂完成后，pageA的末尾就留下了空洞。
另外，更新索引上的值，可以理解为删除一个旧的值，再插入一个新值。会造成索引空洞。
- 其实更新操作，主键索引树的位置是不会变的，可能会变的是那些基于更新值所建立的二级索引树。
所以经过大量增删改查的表，都是可能存在空洞的，所以如果能够把这些空洞去掉，就能达到收缩表空间的目的。

4. 重建表

重建表的流程
- 重建一个与表A结构相同的表B，然后按照主键ID递增的顺序，把数据一行一行的从表A里读出来再插入到表B。
- 由于表B是新建的表，所以表A主键索引上的空洞，在表B中就都不存在了，显然，表B的主键索引更紧凑，数据页的利用率更高。
- 然后把表B作为临时表，数据从表A导入表B的操作完成后，用表B来替换表A，这样，就起到了收缩表A空间的作用。
可以使用alter table A engine = InnoDB命令来重建表，在MySQL5.5版本之前这个命令执行流程如上，MySQL会自动完成此操作。
- 其中，花最多时间的步骤就是往临时表插入数据的过程，如果在这个过程中，有新的数据要写入表A的话，就会造成数据丢失。因此，表A在这个过程中不能有更新，也就是说，这个DDL不是Online的。
在MySQL5.6版本引入的online DDL,对这个流程做了优化。
1. 建立一个临时文件，扫描表A主键的所有数据页
2. 用数据页中表A的记录生成B+树，存储到临时文件中
3. 生成临时文件的过程中，将所有对A的操作记录在一个日志文件(row log)中，对应的就是下图中state2的状态。
4. 临时文件生成后，将日志文件应用到临时文件，得到一个逻辑数据上与表A相同的数据文件，对应的就是途中state3的状态。
5. 用临时文件替换表A的数据文件。
- 与图三过程中不同的在于，由于日志文件记录和重放操作这个功能的存在，这个方案在重建表的过程中，允许对表A做增删改查操作。
在之前锁中知道，DDL之前是要拿MDL写锁，在图4中，alter语句在启动的时候需要获取MDL写锁，但是这个写锁在真正拷贝数据之前就退化成读锁了。
- 为什么要退化呢？为了实现Online，MDL读锁不会造成阻塞增删改操作。
- 为什么不直接解锁？为了保护自己，禁止其他线程对这个表同时做DDL。
- 对于一个大表来说，OnLine DDL最耗时的过程就是拷贝数据到临时表的过程，这个步骤的执行期间可以接收增删改操作。所以，相对于整个DDL来说，锁的时间非常短。
- Online DDL 其实是会先获取MDL写锁, 再退化成MDL读锁；但MDL写锁持有时间比较短，所以可以称为Online；而MDL读锁，不阻止数据增删查改，但会阻止其它线程修改表结构；

5 Online和inplace

在图3中，我们把表A中的数据导出来的存放位置叫做tmp_table。这是一个临时表，是在server曾创建的。
在图4中，根据表A重建出来的数据都是放在"tmp_file"里的，这个临时文件是InnoDB在内部创建出来的。整个DDL过程都在InnoDB内部完成。
对于server层来说，没有把数据挪动到临时表，是一个“原地”操作，这就是"inplace"，名称的来源。
如果有一个1TB的表，现在磁盘间是1.2TB，能不能做一个inplace的DDL呢？
- 不能，因为tmp_file也是要占临时空间的
- 我们重建表的这个语句alter table t engine = InnoDB，其实隐含的意思是
```
alter table t engine=innodb,ALGORITHM=inplace;
```
- 跟inplace对应的就是拷贝表的方式，用法是
```
alter table t engine=innodb,ALGORITHM=copy;
```
- 当使用ALGORITHM=copy的时候，表示的是强制拷贝表，对应的流程就是图3的操作，与inplace在引擎层创建tmp文件不同，copy需要在server层建临时表。
- 如果我要给InnoDB表的一个字段加全文索引，写法是：
```
alter table t add FULLTEXT(field_name);
```
  - 这个过程是inplace的，但会阻塞增删改操作，是非Online的。
  - 这两个逻辑之间的关系
    1. DDL过程如果是Online的，就一定是inplace的。
    2. 反过来未必，也就是说 inplace 的 DDL，有可能不是 Online 的。截止到 MySQL 8.0，添加全文索引（FULLTEXT index）和空间索引 (SPATIAL index) 就属于这种情况。
optimize table、analyze table 和 alter table 这三种方式重建表的区别。
- 从 MySQL 5.6 版本开始，alter table t engine = InnoDB（也就是 recreate）默认的就是上面图 4 的流程了；
- analyze table t 其实不是重建表，只是对表的索引信息做重新统计，没有修改数据，这个过程中加了 MDL 读锁；
- optimize table t 等于 recreate+analyze。