innodb 读书笔记 -- 表

索引组织表

聚集索引, 隐式row_id

表逻辑结构：表空间-段-区-页-行

table_space.png

• 段

  • 叶子节点段(数据段)

    新建的数据段只有32个页(16K)的碎片页，不足一个区，用完后在分配连续的区

  • 非叶子节点段(索引段)

  • undo段

• 区，区是连续的页，一个区大小为 1M

• 页，也叫块，innodb 磁盘管理的最小单位。存储页大小为 16K，即一个区有96个页。

  • 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）

  • 插入缓冲空闲列表页（Insert Buffer Free List）

  • 未压缩的二进制大对象页（Uncompressed BLOB Page）

  • 压缩的二进制大对象页（compressed BLOB Page）

• 行，每个页最多允许存放16KB/2-200行的记录，即7992行记录

行结构

compact 格式

line_compact.png

变长字段长度

• 每个变长字段长度最大2字节表示，也就是变长字段最大 65536 byte

• 列表以逆序顺序表示。如实例 line1，第一个变长字段长度是1，第二个是 3

null 标志位

• 初始1字节。若有超过8个字段可以为 null，则增加一个字节表示。详见这篇文章

• 只关心可以为 null 的字段，每个 bit 标志一个可为 null 的字段，逆序排列。

• null 在数据里不占据实际空间，只是有一个 bit 作为标记

记录头

• delete_flag 表示已经被标记删除(并不是SQL delete的时候立即物理删除，有后台线程定时清理、合并空间)

• 当前记录是否是当前页最小虚拟记录

• record_type

  • 000，表示普通记录

  • 001，表示B+树非叶子节点

  • 010，infimum

  • 011，supremum

• next_record，下一条数据的相对偏移量，占 2 字节。同时意味着当前记录，在当前空间的最大长度是 2^16，也就是 25536 字节

reduntant 格式

略

行溢出数据

*   不定长数据到底如何存储？前面说过，下一条数据偏移量占2字节，也就是说，当前数据长度最多 25535 字节，varchar 最大也是 25535，那么一条记录能存下一条 25535 的 varchar 吗？

如图：

![create_table_varchar.png](https://img.haomeiwen.com/i4642106/2d56674f5fae9794.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

换个编码：

create_table_utf8.png

从图中可以看出，varchar 的限制单位是字节，而不是一个字，utf8 通常按3个字节表示，所以图中最大是 21845。实测中发现有的SQL工具可以执行成功以上的创建命令，但是检查表信息，发现把字段 a 标记成了 text 类型。

当行数据大小超过 25535 时，会发生行溢出。行溢出时，数据存放在页类型为Uncompress BLOB页中

• 数据库的每个数据页大小为 16K，而行最大的长度是 65535，也就是 64K，那么行数据会跨页存储吗？

  数据库通常是以 ID 为聚集索引，构建 B+ 树，而叶子节点的最小单位是页。也就是说，索引只是找到对应数据页，具体是页中的那一条行记录，是加载数据页到内存，然后遍历得出。

  而作为 B+ 树节点，至少应该有两条记录(否则失去了 B+ 树的意义，变成了链表)，因此当数据页只能存下一条行记录，InnoDB 会自动把该行溢出。所以，每条行记录实际存储在数据页(B+树叶子节点)中的大小，最多 8K (实际还要小一点，因为还有页的属性的字段要存)，溢出的数据，会被放到 Uncompressed BLOB Page。

line_overflow.png

char 和 varchar

通常认为 char 是定长的，varchar 是变长的。但是有些细节还是要注意

• char 的 limit 单位是字符，而不是字节。如 char(2) 在 utf8 字符集下可以存 “你好”，实际占用占用 6 字节。不足 2 字符的，会在前面自动填充 0x20

• varchar 的 limit 单位是字节

• char 会和 varchar 一样，在变长字段长度列表中，记录字符串真实长度

页结构

page_struct.png

• File header

  • File type， 页的类型，有数据页、索引页、系统页、事务数据页、BLOB页 等等

  • Page_prev 和 Page_next，前一个页和后一个页的指针(B+树的特性决定叶子节点是双向链表)

  • Page offset，int32，页的偏移量，表示当前页的 ID，2^32 * 16KB = 64 TB，64TB 就是 Innodb 理论上最大的存储限制

• Page header，有不少字段，主要是用来管理可用空间的

• Infimum & supremum，是两个虚拟的记录，行记录在页中是以链表的形式存储，这两个记录可以看作链头和链尾

virtual_records.png

• User records, 实际的行记录数据

• Free space，空闲空间，数据被删除后，该空间会被加入到这个链表

• page directory，业内记录的稀疏目录，用于加载到内存后的二分查找

• file trailer，最主要的字段是 checksum，校验和，用于判断页的数据是否完整写入到磁盘