InnoDB邏輯存儲結構

段—區—頁—行

表空間：

默認情況下InnoDB有一個共享表空間ibdata1，所有數據放入這個表空間，如果開啟了innodb_file_per_table（默認ON），每張表都可以放到一個單獨的表空間，但只把數據、索引和Insert Buffer Bitmap放入單獨表空間，其它數據，如undo信息、插入緩沖索引頁、事務信息，二次寫緩沖等還是放共享表空間

段：

表空間由各個段組成，數據段、索引段、回滾段等，數據段即B+樹葉子節點，索引段即B+樹非葉子節點。每個段開始時，先用32個頁大小的碎片頁存放數據，使用完這些碎片頁，再去一個區一個區地申請內存，這保證了小段如undo這樣的段可以省空間

區：

區由連續的頁組成，一個區固定是1MB，頁默認16KB，即一個區有64個連續的頁，InnoDB1.0.x引入壓縮頁，頁的大小可以是2K、4K、8K，但不管怎么變，區都是1MB

頁：

InnoDB磁盤最小的管理單位，默認16KB，InnoDB1.2.x開始可以更改默認大小innodb_page_size為4K、8K、16K，更改后，不得再次修改，除非mysqldump導入導出產生新的庫

常見的頁類型：

• 數據頁（B-tree Node）
• undo頁（undo Log Page）
• 系統頁（System Page）
• 索引頁（Index Page）
• 事務數據頁（Transaction system Page）
• 插入緩沖位圖頁（Insert Buffer Bitmap）
• 插入緩沖空閑列表頁（Insert Buffer Free List）
• 未壓縮的二進制大對象頁（Uncompresses BLOB Page）
• 壓縮的二進制大對象頁（compressed BLOB Page）

行：

行存儲有四種格式，Redundant、Compact、Dynamic和Compressed。MySQL5.1開始默認使用Compact，MySQL5.7開始默認使用Dynamic

? Compact：

? 變長字段長度列表：當數據表有變長字段時才出現，記錄本行中各變長字段實際長度，當長度小于255時用1個字節表 示，大于255時用2個字節表示，不會用3個字節，因為變長字段有長度限制，最多65535字節

? NULL標志位：當數據表存在允許NULL的字段時才出現，本行每個字段是否為null用0或1表示，同時必須是整數個字 節大小，即不足8個bit位的高位補0

? 記錄頭信息：存儲一些信息，固定5個字節，如delete_mask，標識刪除位；next_record下條記錄的地址； record_type，記錄類型，0為普通，1為B+樹非葉子節點，2為最小記錄，3為最大記錄

? 變長字段長度列表和NULL是逆序存儲(方便尋址)

? row_id：當建表時沒指定主鍵時，選擇第一個非空唯一索引當主鍵，如果沒有，添加該列作為主鍵，6字節大小

? trx_id：事務id，這條數據是哪個事務生成的，6字節大小

? roll_ptr：上個版本的指針，7字節大小

? 一個頁最多有16KB，16384字節，而varchar(n)最多可以存儲65533字節，那么一個頁可能都放不了一條記錄，這時就會行溢出，溢出的數據會放到“溢出頁”中，原頁會保留20個字節指向該溢出頁的地址。

? Compressed和Dynamic行格式和Compact非常相似，主要是行溢出時的處理，這兩個不會在原頁保存數據，只用20字節指針指向溢出頁，數據全在溢出頁，而Compressed還會對BLOB、TEXT、VARCHAR這些大長度類型的數據進行zlib算法壓縮

char和varchar？

char存儲固定長度字符串，最大長度255字節，當存儲長度小于定義的長度時，MySQL在后面補空格（如果本身存儲的字符串尾部就有空格，就會丟失空格信息！）

varchar存儲可變字符串，讀取速度相對更慢一點，因為需要先讀長度，再讀數據

一般使用varchar存儲較好，但考慮到極端情況，varchar因為長度可變，可能出現頁分裂的情況

如果是身份證號、訂單號、國家編碼等這些固定長度的，可以用char

如果是產品描述、用戶地址、用戶名稱這種，可以用varchar

數據頁結構：

采用鏈表的結構是讓數據頁之間不需要是物理上的連續的，而是邏輯上的連續。

數據頁中的記錄按照「主鍵」順序組成單向鏈表，單向鏈表的特點就是插入、刪除非常方便，但是檢索效率不高，最差的情況下需要遍歷鏈表上的所有節點才能完成檢索。

因此，數據頁中有一個頁目錄，起到記錄的索引作用，就像我們書那樣，針對書中內容的每個章節設立了一個目錄，想看某個章節的時候，可以查看目錄，快速找到對應的章節的頁數，而數據頁中的頁目錄就是為了能快速找到記錄。

• 將所有的記錄劃分成幾個組，這些記錄包括最小記錄和最大記錄，但不包括標記為“已刪除”的記錄；
• 每個記錄組的最后一條記錄就是組內最大的那條記錄，并且最后一條記錄的頭信息中會存儲該組一共有多少條記錄，作為 n_owned 字段（上圖中粉紅色字段）
• 頁目錄用來存儲每組最后一條記錄的地址偏移量，這些地址偏移量會按照先后順序存儲起來，每組的地址偏移量也被稱之為槽（slot），每個槽相當于指針指向了不同組的最后一個記錄。

從圖可以看到，頁目錄就是由多個槽組成的，槽相當于分組記錄的索引。然后，因為記錄是按照「主鍵值」從小到大排序的，所以我們通過槽查找記錄時，可以使用二分法快速定位要查詢的記錄在哪個槽（哪個記錄分組），定位到槽后，再遍歷槽內的所有記錄，找到對應的記錄，無需從最小記錄開始遍歷整個頁中的記錄鏈表。

• 第一個分組中的記錄只能有 1 條記錄；
• 最后一個分組中的記錄條數范圍只能在 1-8 條之間；
• 剩下的分組中記錄條數范圍只能在 4-8 條之間。

索引：

索引頁的行記錄是指針，指向一個頁，索引頁的索引鍵值就是指向的頁的最小索引鍵值

數據頁的行記錄就是數據（聚簇索引，如果是二級索引，存放的是主鍵值）

頁合并和頁分裂：

? 頁合并：

? 當一個數據頁的使用率低于一定閾值（50%）時，MySQL 就會將該頁與相鄰的空閑頁合并成一個頁面。

? 例如，數據頁能存放7條數據，有兩個相鄰的數據頁，一個存儲 [1, 2, 3, 4]，另一個是[5, 6]。當刪除4時，會檢查 本頁，本頁數據只有三條，小于閾值，MySQL 就會將兩個頁面合并成一個頁面，存儲的數據變成 [1, 2, 3, 5, 6]

? 頁分裂：

? 當一個數據頁已經滿了，而有新的數據要插入到該頁時，MySQL 就會進行頁分裂操作。

? 例如，數據頁能存放5條數據，假設一個數據頁已經存儲了 [1, 2, 3, 4, 5]，而有新的數據6要插入到該頁中， MySQL 就會將該頁拆分為兩個頁面，一個頁面存儲 [1, 2, 3]，另一個頁面存儲 [4, 5, 6]。

? 頁分裂是為了保證插入順序的同時不大量挪動數據

? 采用邏輯刪除可以減少頁合并

? 采用批量順序插入可以減少頁分裂