InnoDB存储引擎解析（一）

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一、MySQL底层架构

二、存储引擎解析（以Innobd为例）

2.1存储

2.1.1 数据存储位置 

2.1.2 数据存储结构

         2.1.3 一个页的存储结构

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一、MySQL底层架构

连接器:管理连接，权限验证
查询缓存: MySQL8 .0以后已经删除该功能
分析器:词法分析和语法分析
优化器:执行计划生成，索引选择
执行器:操作引擎,返回结果
存储引擎:存储数据，提供读写接口

MySQL底层大体分为两部分，即客户端和服务端。

• 客户端：SQLyog等SQL编辑器。
• 服务端：分为Server和存储引擎两部分，两者之间通过接口调用。
  • Server层的作用是将客户端编写的sql字符串解析为一个可以执行的指令，具体可能包括先将SQL解析（语法解析和词法解析）生成一个语法树，再将语法树转变为可被执行的执行树，最后由优化器优化，得到最优的执行数最终执行。各部分具体功能如下：
  • 存储引擎的作用则主要为存储和检索。即将数据存储至硬盘，经检索后加载至内存，进行增删改查操作。

二、存储引擎解析（以Innobd为例）

2.1存储

2.1.1 数据存储位置 

• 单机下，打开自己的sql编辑器输入 SHOW GLOBAL VARIABLES LIKE '%datadir%'; 即可找到数据库对应的物理文件存放路径，如图：

• 找到上述路径即可看到自己数据库对应物理存储文件，下图红框所示

• 打开即可看到表对应的ibd文件，如下图。

存储引擎是InnoDB, 在data目录下会看到2类文件：.frm、.ibd
（1）*.frm–表结构的文件。

（2）*.ibd–表数据和索引的文件。该表的索引(B+树)的每个非叶子节点存储索引，叶子节点存储索引和索引对应的数据。

2.1.2 数据存储结构

• innodb存储引擎在存储设计上模仿了Oracle的存储结构，其数据是按照表空间进行管理的。按照表->段->区->页->行的结构进行存储。

• 表：新建一个数据库时，innodb存储引擎会初始化一个名为ibdata1 的表空间文件，每个表都对应一个.ibd文件。
• 段：段是表空间文件中的主要组织结构，它是一个逻辑概念，用来管理物理文件，是构成索引、表、回滚段的基本元素。
• 区： 段是个逻辑概念，innodb引入了簇的概念，在代码中被称为extent； 簇是由64个连续的页组成的，每个页大小为16KB，即每个簇的大小为1MB。簇是构成段的基本元素，一个段由若干个簇构成。一个簇是物理上连续分配的一个段空间，每一个段至少会有一个簇，在创建一个段时会创建一个默认的簇。如果存储数据时，一个簇已经不足以放下更多的数据，此时需要从这个段中分配一个新的簇来存放新的数据。一个段所管理的空间大小是无限的，可以一直扩展下去，但是扩展的最小单位就是簇。
• 页：页是数据库管理磁盘的最小单位，innodb存储引擎中默认每个页的大小为16kb，每次读取磁盘时都将页载入内存中。常见的页类型有：数据页（B-tree Node）。Undo页（Undo Log Page）。系统页（System Page）。事务数据页（Transaction system Page）。插入缓冲位图页（Insert Buffer Bitmap）等。
• 行：对应表中的一行数据，主要分为头部、隐藏列（事务id、回滚id、索引id 这三个只有用到才进行创建）、数据列。

注意：一页至少存储两行数据。

行溢出问题

问题描述：一行有多个列，若某列大小超过16K,则造成行溢出。

解决：如果出现行溢出，则将溢出页的数据进行转移，寻找几个连续的页进行存储这些溢出数据，每个页存储一部分数据，并将第一个页的地址存储到溢出页的text/blob字段上。

2.1.3 一个页的存储结构

• 页头：记录了上一页和下一页的信息（准确来说是文件头部），所以innodb页与页之间为双向。
• 虚记录：通过最大最小虚记录可以确定该页存储的数据范围（可用于信息过滤）。
• 记录堆、自由空间链表、未分配空间：存储行数据。
• Slot区：优化业内查询效率。（相当于分组，Slot中记录了每个组的信息，相当于组长，进行查询时只需要偏离Slot区而不需要扫描全部数据，从而优化查询。要找班级里有没有这个人，只需要问一遍所有组长）
• 页尾：校验页的完整性。

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