MySQL之 InnoDB逻辑存储结构

InnoDB逻辑存储结构

InnoDB将所有数据都存放在表空间中，表空间又由段（segment）、区（extent）、页（page）组成。InnoDB存储引擎的逻辑存储结构大致如下图。下面我们就一个个来看看。

页（ InnoDB 磁盘管理的最小单位）

页是磁盘与内存交互和数据库IO的最小单位，也是数据库管理空间存储的基本单位

页的组织方式

数据页之间在物理存储空间上不需要连续，只需要通过一个双向链表连接，在聚簇索引中数据页内数据按照主键大小顺序组成单向链表（每一个数据页会为它里面的数据生成一个页目录，避免单向链表的遍历）

页的内部结构

文件头（描述页信息）

• FIL_PAGE_OFFSET(页号)
• FIL_PAGE_UNDO_LOG(事务回滚)
• FILE_PAGE_INDEX(索引页)
• FILE_PAGE_PRE+NEXT上一页下一页的页号
• FILE_PAGE_SPACE_OR_CHECKSUM(当前页面校验和)
• FILE_PAGE_LSN（页面最后被修改对应的日志序列位置）

文件尾（检验页是否完整）

校验和+LSN

页目录（存储用户记录的相对位置 ）

方便我们在一个页内不用采用遍历链表的方式找到数据 提高查询效率

使用页目录，二分查找数据

页目录分组个数如何确定？

如何在页目录下快速查找数据

小结：

在一个数据页中查找指定主键值的记录分为两步：

1.通过二分法确定所在的槽，并找到槽所在分组中主键最小的那个记录

2.通过next_record属性遍历该组的各个记录

页头（页的状态信息）

最大记录和最小记录

两个虚拟的行记录

User Records（用户记录：存储行记录信息）

按照指定的行格式摆在user record部分，相互形成单链表

Free Space（空闲空间）

我们自己存储的记录会按照指定的行格式存储到User Records中 ，但在一开始并没有User Records这个部分，当我们每插入一条数据就从Free Space申请一个记录大小的空间到User Records部分来存储这条记录，当Free Space的空间被用完后就意味着这个页的空间已经满了，需要申请新的页

行格式

格式：ROW_FORMAT=行格式名称

种类：

COMPACT：

变长字段长度列表

varchar 类型是变长的，例如 varchar(50)，那么这个字段值的长度范围：0 ~ 50 个字符。但是，不是每个字段值都刚好50个字符，肯定会有的长有的短。

那么，数据存储时，会按照字段定义时的最大长度来存储值吗？

必须不会的，如果都按照最大长度存储，当出现值不满 50个字符长度时，会浪费磁盘空间和内存空间。

为什么也浪费内存空间，数据不是存放在磁盘么？大家不会忘了缓冲池的作用了吧？哈哈，要记得缓冲池和磁盘数据交换的单位就是数据页而数据行是存放在数据页中的

InnoDB 中，利用 变长字段长度列表 来解决上面的问题：

1. 变长字段长度列表记录每一个变长字段值的长度，存储的长度是十六进制的。
2. 如果有多个变长字段，那么变长字段长度列表是按逆序存储的。

NULL值列表

记录null值是为了不浪费空间，方便辨别为空字段，如果可以为空字段为空则直接跳过

记录头信息

delete_mask

值为0：该记录还没有删除 值为1：该记录已经删除

被删除的记录为什么还在页中存储呢？

因为立即在磁盘上移除该记录会导致其他记录进行重新排列，导致性能消耗。将不需要的记录打上标记，这些删除记录会组成链表，这些垃圾链表中占用的空间变为可重用空间，之后有记录插入时可以直接覆盖垃圾链表中的记录

记录的真实数据

记录的真实数据除了我们的定义的列的数据外还有三个隐藏列

1. DB_ROW_ID 字段：如果我们没有指定主键和unique key唯一索引的时候，他就内部自动加一个ROW_ID作为主键。
2. DB_TRX_ID 字段：事务 ID，标识这是哪个事务更新的数据
3. DB_ROLL_PTR 字段：回滚指针，用来进行事务回滚的

行溢出问题

数据页的默认大小是 16kb，但是某些字段的值可以远远大于 16kb。

例如变长字段类型 varchar(N)：N 最大可为 65532（65kb），这就远远大于 16kb。

当然了，还有 text 和 blog 字段，这些都是大字段，都可以超过 16kb。

如果一行数据的大小超过了 16kb，就会出现行溢出的现象。

怎么解决？

当一行数据超了 16kb，会在超了大小的那个字段中，可能仅仅包含他的一部分数据，然后同时包含一个20个字节的指针，指向存储了这行数据超了的部分的其他数据页。

DYNAMIC和COMPARESSED

Redundant