面试题：MariaDB源代码中存储引擎相关结构

Question

请简要描述MariaDB源代码中常见存储引擎（如InnoDB、MyISAM）的相关结构，包括但不限于数据结构、接口定义以及与其他模块的交互方式。

Answer 1

InnoDB存储引擎

1. 数据结构
   • 聚簇索引：InnoDB将数据和索引存储在一起，表数据文件本身就是按B+树组织的一个索引结构，叶节点包含完整的数据行。这种结构使得按主键查询效率极高。
   • 辅助索引：也是B+树结构，叶节点存储的是主键值，通过辅助索引查询到主键后，再通过主键索引获取完整数据，即所谓的回表操作。
   • 表空间：包含多个段（Segment），段由区（Extent）组成，区又由页（Page）构成。常见的表空间有系统表空间、用户表空间等。
2. 接口定义
   • 存储引擎接口：提供诸如 ha_open 用于打开表，ha_close 用于关闭表，ha_read_row 用于读取数据行等接口函数。这些接口与上层数据库核心模块交互，使得数据库核心能以统一方式操作不同存储引擎。
   • 事务接口：支持事务相关操作，如 trx_start 开始事务，trx_commit 提交事务，trx_rollback 回滚事务。通过这些接口保证事务的ACID特性。
3. 与其他模块交互方式
   • 与缓冲池模块：缓冲池用于缓存数据页和索引页，InnoDB通过缓冲池接口将经常访问的数据页加载到内存中，以提高读写性能。当数据页发生修改时，会将其标记为脏页，后续由缓冲池的刷新机制将脏页写回磁盘。
   • 与日志模块：InnoDB使用重做日志（redo log）来保证崩溃恢复（crash - recovery）能力。在进行数据修改前，会先将修改操作记录到重做日志中。同时，通过回滚日志（undo log）实现事务的回滚以及MVCC（多版本并发控制）。

MyISAM存储引擎

1. 数据结构
   • 索引结构：MyISAM使用非聚簇索引，数据文件和索引文件是分离的。索引文件也是B+树结构，叶节点存储的是数据的物理地址。
   • 表结构：表由.frm文件存储表结构定义，.MYD文件存储数据，.MYI文件存储索引。
2. 接口定义
   • 同样提供类似 ha_open、ha_close、ha_read_row 等标准存储引擎接口与上层数据库核心交互。但MyISAM不支持事务，所以没有事务相关接口。
3. 与其他模块交互方式
   • 与缓存模块：MyISAM自身有键缓存（key buffer），用于缓存索引块，提高索引访问性能。与InnoDB不同，MyISAM不缓存数据，只缓存索引。
   • 与锁模块：MyISAM使用表级锁，在执行写操作（如 INSERT、UPDATE、DELETE）时，会锁定整个表，以保证数据一致性。读操作（如 SELECT）时也会对表加读锁，防止写操作干扰。