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更新时间：2024-11-29 GMT+08:00

字段压缩

为了减少数据页面存储空间占用，节省成本，TaurusDB推出细粒度的字段压缩，提供ZLIB和ZSTD两种压缩算法，用户可以综合考虑压缩比和压缩解压性能影响，选择合适的压缩算法，对不频繁访问的大字段进行压缩。同时，字段压缩特性提供自动压缩的能力，帮助用户更方便地使用此特性。

使用场景：降本，表中包含不频繁访问的大字段。

使用须知

TaurusDB实例内核版本大于等于2.0.54.240600可使用该功能。
不支持分区表、临时表、非InnoDB引擎表。
压缩字段上不能包含索引(主键、唯一索引、二级索引、外键、全文索引)。
仅支持的数据类型：BLOB（包含TINYBLOB、BLOB、MEDIUMBLOB、LONGBLOB），TEXT（包含TINYTEXT、TEXT、MEDIUMTEXT、LONGTEXT），VARCHAR，VARBINARY。
不支持在生成列上使用此特性。
不支持在分区表和带有压缩字段的表之间执行EXCHANGE PARTITION式语句。
不支持IMPORT TABLESPACE。
仅支持在CREATE TABLE/ALTER TABLE ADD/ALTER TABLE CHANGE/ALTER TABLE MODIFY场景使用此特性。
ALTER TABLE ADD COLUMN不支持INSTANT算法，ALTER TABLE {CHANGE|MODIFY} 语法涉及数据变化时不支持使用INSTANT算法。
自动压缩场景(rds_column_compression=2)，定义字段的最大长度需大于等于字段压缩阈值(rds_column_compression_threshold)时才可以被添加压缩属性；显式压缩场景(rds_column_compression=1)，若定义压缩字段的最大长度小于字段压缩阈值，字段仍可被添加压缩属性，同时收到warning信息。
若当前表中包含压缩字段，暂不支持NDP计算下推。
客户手动拉取BINLOG同步过程中ALTER语句会出现不兼容的问题，推荐客户侧使用HINT的方式来解决。
利用DRS迁移至无该特性的实例，压缩属性被消除。全量迁移任务可以进行，增量迁移时ALTER语句中存在压缩字段会导致迁移任务失败。
物理备份方面，利用备份去做数据恢复的版本也必须是带有字段压缩特性的。
升级至新版本之后，如果已经使用字段压缩功能，不支持回退至无该特性的版本。

语法

扩展column_definition定义，支持在CREATE TABLE/ALTER TABLE ADD/ALTER TABLE CHANGE/ALTER TABLE MODIFY场景定义列属性时使用压缩特性。

create_definition: {
    col_name column_definition
  | {INDEX | KEY} [index_name] [index_type] (key_part,...)
      [index_option] ...
  | {FULLTEXT | SPATIAL} [INDEX | KEY] [index_name] (key_part,...)
      [index_option] ...
  | [CONSTRAINT [symbol]] PRIMARY KEY
      [index_type] (key_part,...)
      [index_option] ...
  | [CONSTRAINT [symbol]] UNIQUE [INDEX | KEY]
      [index_name] [index_type] (key_part,...)
      [index_option] ...
  | [CONSTRAINT [symbol]] FOREIGN KEY
      [index_name] (col_name,...)
      reference_definition
  | check_constraint_definition
}

alter_option: {
    table_options
  | ADD [COLUMN] col_name column_definition
        [FIRST | AFTER col_name]
  | ADD [COLUMN] (col_name column_definition,...)
  | CHANGE [COLUMN] old_col_name new_col_name column_definition
        [FIRST | AFTER col_name]
  | MODIFY [COLUMN] col_name column_definition
        [FIRST | AFTER col_name]
  ...

其中column_definition为：

column_definition: {
    data_type [NOT NULL | NULL] [DEFAULT {literal | (expr)} ]
      [VISIBLE | INVISIBLE]
      [AUTO_INCREMENT] [UNIQUE [KEY]] [[PRIMARY] KEY]
      [COMMENT 'string']
      [COLLATE collation_name]
      [COLUMN_FORMAT {FIXED | DYNAMIC | DEFAULT}]
      [COLUMN_FORMAT {FIXED|DYNAMIC|DEFAULT}|COMPRESSED[={ZLIB|ZSTD}**]]
      [ENGINE_ATTRIBUTE [=] 'string']
      [SECONDARY_ENGINE_ATTRIBUTE [=] 'string']
      [STORAGE {DISK | MEMORY}]
      [reference_definition]
      [check_constraint_definition]
  | data_type
      [COLLATE collation_name]
      [GENERATED ALWAYS] AS (expr)
      [VIRTUAL | STORED] [NOT NULL | NULL]
      [VISIBLE | INVISIBLE]
      [UNIQUE [KEY]] [[PRIMARY] KEY]
      [COMMENT 'string']
      [reference_definition]
      [check_constraint_definition]
}

特性参数说明

表1 参数说明
参数名称	描述	取值范围	默认值	级别	是否动态生效
rds_column_compression	当参数取值为0时，表示字段压缩特性关闭，不再支持显式或者自动创建压缩列。当参数取值为1时，表示仅支持显式创建压缩列。当参数取值为2时，表示同时支持显式或自动创建压缩列。	[0,2]	0	GLOBAL	是
rds_default_column_compression_algorithm	设置字段压缩特性默认的压缩算法，适用于如下场景：显式创建压缩字段而不指定具体的压缩算法。自动压缩场景。	ZLIB或ZSTD	ZLIB	GLOBAL	是
rds_column_compression_threshold	设置字段压缩特性的阈值。当列定义最大长度小于此阈值时，可以显式创建压缩列，但会收到提示信息，不能自动地创建压缩列。当列定义最大长度大于等于此阈值时，支持显式或者自动创建压缩列。	[20-4294967295]	100	GLOBAL	是
rds_zlib_column_compression_level	控制字段压缩特性中zlib压缩算法的压缩级别。当参数取值为0时代表不压缩。取值为除0外范围内的其他参数值时，取值越小，压缩速度越快但压缩效果越差；取值越大，压缩速度越慢但压缩效果越好。	[0,9]	6	GLOBAL	是
rds_zstd_column_compression_level	控制字段压缩特性中zstd压缩算法的压缩级别。取值越小，压缩速度越快但压缩效果越差；取值越大，压缩速度越慢但压缩效果越好。	[1,22]	3	GLOBAL	是

使用示例

显式创建压缩字段。

mysql> show variables like 'rds_column_compression';
+------------------------+-------+
| Variable_name          | Value |
+------------------------+-------+
| rds_column_compression | 1     |
+------------------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> show variables like 'rds_default_column_compression_algorithm';
+------------------------------------------+-------+
| Variable_name                            | Value |
+------------------------------------------+-------+
| rds_default_column_compression_algorithm | ZLIB  |
+------------------------------------------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> create table t1(c1 varchar(100) compressed, c2 varchar(100) compressed=zlib, c3 varchar(100) compressed=zstd) default charset=latin1;
Query OK, 0 rows affected (0.06 sec)

mysql> show create table t1\G
*************************** 1. row ***************************
Table: t1
Create Table: CREATE TABLE `t1` (
`c1` varchar(100) /*!99990 800220201 COMPRESSED=ZLIB */ DEFAULT NULL,
`c2` varchar(100) /*!99990 800220201 COMPRESSED=ZLIB */ DEFAULT NULL,
`c3` varchar(100) /*!99990 800220201 COMPRESSED=ZSTD */ DEFAULT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1
1 row in set (0.00 sec)

自动创建压缩字段。

mysql> set global rds_column_compression = 2;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> show variables like 'rds_column_compression';
+------------------------+-------+
| Variable_name          | Value |
+------------------------+-------+
| rds_column_compression | 2     |
+------------------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)

mysql> show variables like 'rds_column_compression_threshold';
+----------------------------------+-------+
| Variable_name                    | Value |
+----------------------------------+-------+
| rds_column_compression_threshold | 100   |
+----------------------------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)

mysql> show variables like 'rds_default_column_compression_algorithm';
+------------------------------------------+-------+
| Variable_name                            | Value |
+------------------------------------------+-------+
| rds_default_column_compression_algorithm | ZLIB  |
+------------------------------------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)

mysql> create table t2(c1 varchar(99), c2 varchar(100)) default charset=latin1;
Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)

mysql> show create table t2\G
*************************** 1. row ***************************
Table: t2
Create Table: CREATE TABLE `t2` (
`c1` varchar(99) DEFAULT NULL,
`c2` varchar(100) /*!99990 800220201 COMPRESSED=ZLIB */ DEFAULT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1
1 row in set (0.01 sec)

关闭特性。

mysql> set global rds_column_compression = 0;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> show variables like 'rds_column_compression';
+------------------------+-------+
| Variable_name          | Value |
+------------------------+-------+
| rds_column_compression | 0     |
+------------------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)

mysql> show variables like 'rds_column_compression_threshold';
+----------------------------------+-------+
| Variable_name                    | Value |
+----------------------------------+-------+
| rds_column_compression_threshold | 100   |
+----------------------------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)

mysql> create table t3(c1 varchar(100) compressed, c2 varchar(100) compressed=zlib, c3 varchar(100) compressed=zstd) default charset=latin1;
Query OK, 0 rows affected, 3 warnings (0.04 sec)

mysql> show create table t3\G
*************************** 1. row ***************************
Table: t3
Create Table: CREATE TABLE `t3` (
`c1` varchar(100) DEFAULT NULL,
`c2` varchar(100) DEFAULT NULL,
`c3` varchar(100) DEFAULT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1
1 row in set (0.01 sec)

确认效果

通过执行show create table语句展示表结构信息，发现其中包含/*!99990 800220201 COMPRESSED=xxxx */的内容，可认为已使用字段压缩特性。

例如：

mysql> show create table t1\G
*************************** 1. row ***************************
       Table: t1
Create Table: CREATE TABLE `t1` (
  `c1` varchar(100) /*!99990 800220201 COMPRESSED=ZLIB */ DEFAULT NULL,
  `c2` varchar(100) /*!99990 800220201 COMPRESSED=ZLIB */ DEFAULT NULL,
  `c3` varchar(100) /*!99990 800220201 COMPRESSED=ZSTD */ DEFAULT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1
1 row in set (0.00 sec)

利用系统视图information_schema.columns查询压缩字段。

例如：

mysql> select TABLE_SCHEMA, TABLE_NAME, COLUMN_NAME, EXTRA from information_schema.columns where extra like '%compressed%';
+--------------+------------+-------------+-----------------+
| TABLE_SCHEMA | TABLE_NAME | COLUMN_NAME | EXTRA           |
+--------------+------------+-------------+-----------------+
| test         | t1         | c1          | COMPRESSED=ZLIB |
| test         | t1         | c2          | COMPRESSED=ZLIB |
| test         | t1         | c3          | COMPRESSED=ZSTD |
| test         | t2         | c2          | COMPRESSED=ZLIB |
+--------------+------------+-------------+-----------------+
4 rows in set (0.50 sec)

通过查询status信息，以确认字段压缩或解压缩接口的实际调用次数。

mysql> show global status like '%column%compress%';
+--------------------------------+-------+
| Variable_name                  | Value |
+--------------------------------+-------+
| Innodb_column_compress_count   | 243   |
| Innodb_column_uncompress_count | 34    |
+--------------------------------+-------+

通过执行如下语句或者查看监控界面信息，对比压缩前后表占用大小，确认压缩效果。

SELECT table_name AS Table, round(((data_length + index_length) / 1024 / 1024), 2) AS Size in MB FROM information_schema.TABLES WHERE table_schema = "***" and table_name='***'

压缩比和性能影响验证

插入随机数据场景，表中有1万行数据，每行是由400个MD5函数返回的32位字符串构成。

CREATE TABLE `random_data` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`data` longtext,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;
 
DELIMITER $$
CREATE PROCEDURE `generate_random_data`()
BEGIN
  DECLARE i INT DEFAULT 1;
  DECLARE j INT DEFAULT 1;
  DECLARE str longtext;
  WHILE i <= 10000 DO
    SET j = 1;
    SET str = '';
    WHILE j <= 400 DO
      SET str = CONCAT(str, MD5(RAND()));
      SET j = j + 1;
    END WHILE;
    INSERT INTO `random_data` (`data`) VALUES (str);
    SET i = i + 1;
  END WHILE;
END$$
DELIMITER ;

分别设置rds_column_compression=0和rds_column_compression=2，其他参数默认，导入如上表结构并调用存储过程插入数据，利用zlib/ztsd算法压缩，计算压缩前后数据文件大小的比率为1.8。

通过sysbench导入64张表，每张表1000万行数据，其中c和pad字段类型更改为varchar，修改后的表结构如下所示：
```
CREATE TABLE `sbtest1` (
  `id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `k` int NOT NULL DEFAULT '0',
  `c` varchar(120) COLLATE utf8mb4_0900_bin NOT NULL DEFAULT '',
  `pad` varchar(60) COLLATE utf8mb4_0900_bin NOT NULL DEFAULT '',
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `k_1` (`k`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=10000001 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_bin
```
- 分别设置rds_column_compression=0和rds_column_compression=2，其他参数默认，导入表结构和数据，计算收益后实际只对c列进行zlib/zstd压缩，计算压缩前后数据文件大小的比率为1.2。
- 性能测试方面，理论上压缩级别越高对性能的影响越大，压缩后性能损耗在10%左右。

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