InnoDB逻辑存储结构

知识点：

• mysql创建主键：
  • 首先判断表中是否有非空的唯一索引，如果有，则该列为主键
  • 如果不符合上述条件，存储引擎会自动创建6个字节大小的指针
  • 当表中有多个非空唯一索引，会按照索引的顺序选择第一个索引作为主键

InnoDB逻辑存储结构

先看逻辑图：

图1

• 表空间Tablespace（ibd文件）
• 段Segment（一个索引2个段）
• 区Extent（1MB）：64个Page
• 页Page（16KB）：磁盘管理的最小单位
  • 一个B+树节点就是一个页（16KB）
  • 页的编号可以映射到物理文件偏移
  • B+树叶子节点前后形成双向链表

图2

• 行Row
• 字段Field

InnoDB Page详细讲解

• 基本概念：
  • Page的默认大小为16KB，每个Page用32位的数字标记，因此一共有2^32个Page，每个表空间一共有64TB的容量。
  • 每个Page都有一个offset，page0的offset为0，而page1的offset为16384（16KB）。

  • Page的结构为下图所示：

    
    
    

    Page结构
    
    

    从图中看出，每个Page有38字节头和8字节的尾。FIL头和尾的结构如下所示：

    
    
    

    Header和Trailer
    
    每个Page占用16KB，64个连续的Page放在一起一共占用1MB，称为一个Extent，多个Extent组合在一起就是一个表空间，也叫表文件，如下图所示：
    
    

    Space File

InnoDB索引结构存储（从Page角度理解）：

• 页：存储的最小单位，InnoDB使用32位比特来表示一个页号，因此InnoDB能保存的最大容量为(2^32)*16KB。

  
  
  

  图3
  
  

  如图所示：每个页保存前一页和后一页的指针，各4个字节。此外页头信息还包括页类型和页号。

  
  
  

  图4
  
  从图中看出，页中间存放着数据库中的数据记录，其中第一条记录是系统记录，Supermum用来保存数据记录的尾指针，而Infimum用来保存数据记录的头指针。User Record在页中以单链表的形式存储。
  
  

  图5
  
  

  记录和Page组合起来就是完整的数据格式。见下图所示：

  
  
  

  图6
  
  User Record可以分为四种格式：
• 主索引树的非叶子节点：非叶子节点保存主键和指针
• 主索引树的叶子节点：叶子节点保存主键，并且保存主键记录
• 辅助索引的非叶子节点：保存非主键键值，以及指针
• 辅助索引的叶子节点：保存非主键键值，以及主键（通过主键查询获取记录）

图7

下面看看主键索引的结构图，只包含主键非叶子节点索引和主键叶子节点索引。

图8

从B+树的角度理解InnoDB索引存储：

InnoDB B+树索引主要有叶子节点和非叶子节点两种类型。叶子节点包含数据，非叶子节点只包含指针。

• 叶子节点：

  
  
  

  图9

• 非叶子节点：

  
  
  

  图10
  
  

  从图中可以看出，非叶子节点中保存的是最小键值子节点的Page值，而叶子节点中保存的是数据记录。B+树是平衡树，同一层可以有多个节点，称为兄弟节点，兄弟节点之间通过双向链表连接。如下图叶子节点，在同一层次：

  
  
  

  图11
  
  下面举个例子来看B+树一个root节点的结构：
  
  
  
  
  

  图12
  
  

  则B+树数据结构如下图所示：

  
  
  

  图13
  
  如果数据量变多，则B+树会增加到多层：
  
  

  图14