2.2 数据库和文件系统的关系
一般我们通过数据库客户端来操作数据，对数据存储的具体位置没有特别留意。MySQL中的数据一旦持久化，就会被存储在磁盘中，服务器重启以后，数据依然存在。操作系统用来管理磁盘的结构被称为文件系统。当我们读取数据的时候，MySQL会从文件系统中把数据读出来返回给我们；当我们写入数据的时候，MySQL会把这些数据写回文件系统中。
2.2.1 查看系统数据库
使用如下语句查看当前MySQL服务器中有哪些数据库。
从结果中可以看到，当前MySQL服务器中共有5个数据库，其中，chapter1是我们在第1章中自定义的数据库，另外4个是MySQL自带的系统数据库，分别是information_schema、mysql、performance_schema和sys。下面讲解这4个系统数据库的作用。
（1）information_schema。information_schema数据库主要用于存储数据库元数据，如数据库名、表名、列的数据类型、访问权限、触发器等。这些信息并不是真实的用户数据，而是一些描述性信息。
（2）mysql。mysql数据库主要用于存储数据库的用户、权限设置、存储过程、帮助信息、时区信息等。
（3）performance_schema。performance_schema数据库主要用于收集数据库服务器性能参数，可以用来监控MySQL服务的各类性能指标，如提供进程等待的详细信息，包括锁、互斥变量、文件信息、内存使用情况等。
（4）sys。sys是从MySQL 5.7开始新增的系统数据库。该数据库通过视图的形式把information_schema和performance_schema数据库结合起来，帮助系统管理员和开发人员监控MySQL的技术性能。
2.2.2 数据库在文件系统中的表示
在使用CREATE DATABASE语句创建一个数据库的时候，MySQL会帮我们做两件事。
（1）在数据目录下创建一个和数据库名同名的子目录。
（2）在与该数据库名同名的子目录下创建一个名为db.opt的文件（仅限MySQL 5.7及以前的版本），这个文件中包含该数据库的各种属性，如该数据库的字符集和校对规则。
使用如下语句查看MySQL数据目录下的内容。从结果中可以看到，这个数据目录下的文件和子目录比较多，除了information_schema这个系统数据库，其他数据库在数据目录下都有对应的文件和子目录，包括我们在第1章中自定义的数据库chapter1。注意，information_schema是唯一一个在数据目录下没有对应文件和子目录的系统数据库。
2.2.3 表在文件系统中的表示
每张表的信息可以分为表结构的定义信息和表中的数据信息。其中，表结构的定义信息包含该表的名称、表中有多少列、每列的数据类型、约束条件和索引、使用的字符集和校对规则等信息，这些信息都体现在创建表的语句中。
在MySQL中，存储引擎主要负责数据的读取和写入。下面分别介绍InnoDB和MyISAM存储引擎下表在文件系统中的表示。
1.InnoDB存储引擎下表在文件系统中的表示
在MySQL 8.0以前的版本中，InnoDB存储引擎在数据库子目录下创建了一个专门用于存储表结构的文件，文件名是表名，文件扩展名是.frm，即表名.frm。下面在MySQL 5.7中创建数据库chapter2，在其中创建表student，SQL语句如下所示。
进入chapter2目录，查看文件，结果如下所示。可以看到，chapter2目录下包含student.frm和student.ibd文件。其中，student.frm文件用于存储表结构，该类型的文件在不同的平台上都是以二进制形式存储的；student.ibd文件用于存储数据。
同样，在MySQL 8.0中创建数据库chapter2，在其中创建表student，进入chapter2目录，查看文件，结果如下所示。可以看到，chapter2目录下只有一个student.ibd文件，.frm文件在MySQL 8.0中不复存在。那么，表结构被存储在哪里呢？
官方将.frm文件信息及更多信息移动到序列化字典信息（Serialized Dictionary Information，SDI）中，而SDI被写入.ibd文件中。
为了从.ibd文件中提取SDI，官方提供了一个应用程序ibd2sdi。这个应用程序不需要下载，MySQL 8.0自带，使用流程如下。
（1）进入数据库子目录，如下所示。
（2）执行ibd2sdi命令，如下所示。
（3）查看文件，结果如下所示，可以发现已经出现student.txt文件。
应用程序ibd2sdi会把.ibd文件里存储的表结构以JSON格式保存在student.txt文件中。student.txt文件中的内容如图2-1所示。图中标记部分从上到下分别表示表名、列、列名和列的长度。从上面的测试结果中可以发现，MySQL 8.0把以前版本中的.frm文件合并到.ibd文件中。
2.MyISAM存储引擎下表在文件系统中的表示
1）存储表结构
MyISAM存储引擎和InnoDB存储引擎一样，也在数据库子目录下创建了一个专门用于存储表结构的.frm文件。
2）存储数据和索引
MyISAM存储引擎中的索引全部是非聚簇索引（参见7.3.2节），该存储引擎中的数据和索引是分开存储的，这些文件都被存放在对应的数据库子目录下。如果表student使用MyISAM存储引擎，那么，在表student所在数据库对应的chapter2目录下会为该表创建3个文件，分别是student.frm、student.MYD（MY Data）和student.MYI（MY Index）。其中，student.frm文件用于存储表结构；student.MYD文件用于存储数据，也就是插入表中的记录；student.MYI文件是表的索引文件，我们为该表创建的索引都被存储在这个文件中。
图2-1 student.txt文件中的内容
在数据库chapter2中创建表student_myisam，使用ENGINE选项显式指定存储引擎为MyISAM，SQL语句如下所示。
首先查看MySQL 8.0中文件的存储形式，进入数据库子目录，结果如下所示。
可以看到，表student_myisam在文件系统中有3个文件。其中，student_myisam_371.sdi文件用于存储元数据；student_myisam.MYD文件用于存储数据；student_myisam.MYI文件用于存储索引。
在InnoDB存储引擎中，SDI与数据一起存储。而在MyISAM存储引擎和其他存储引擎中，SDI被写入数据目录下的.sdi文件中。
然后查看MySQL 5.7中文件的存储形式，进入数据库子目录，结果如下所示。
可以看到，表student_myisam在文件系统中也有3个文件。其中，student_myisam.frm文件用于存储表结构；student_myisam.MYD文件用于存储数据；student_myisam.MYI文件用于存储索引。
综上所述，在MySQL 8.0以前的版本中，MyISAM存储引擎下的表结构也被存储在.frm文件中；而在MySQL 8.0及以后的版本中，MyISAM存储引擎下的表结构被存储在.sdi文件中。
2.2.4 视图在文件系统中的表示
MySQL中的视图其实是虚拟的表，也就是某条查询语句的一个别名，因此，在存储视图的时候是不需要存储真实数据的，只需把视图结构存储起来即可。由于在MySQL 8.0中没有.frm文件，因此在数据目录下看不到视图的相关文件。
在MySQL 5.7中，视图和表一样，存储视图结构的文件也会被存放在对应的数据库子目录下，并且只会存放一个名为视图名的.frm文件。先使用如下语句创建视图。
再查看视图，结果如下所示。可以看到，在文件系统中只有student_view.frm文件，没有student_view.ibd文件。
2.2.5 其他文件
除了上面提到的文件，在数据目录下还有一些其他文件。
（1）服务器进程文件。每运行一个MySQL服务器端程序，都意味着启动一个进程。MySQL服务器会把MySQL实例全局唯一的server-uuid存放到auto.cnf文件中，如下所示。
（2）服务器日志文件。在服务器运行过程中，会产生各种各样的日志，如常规的查询日志、错误日志、二进制日志、redo日志等。这些日志各有用途，将在后面的章节中讲解。
（3）自动生成的SSL证书、RSA证书和密钥文件。