索引組織表

聚集索引, 隱式row_id

表邏輯結構：表空間-段-區-頁-行

table_space.png

• 段

  • 葉子節點段(數據段)

    新建的數據段只有32個頁(16K)的碎片頁，不足一個區，用完后在分配連續的區

  • 非葉子節點段(索引段)

  • undo段

• 區，區是連續的頁，一個區大小為 1M

• 頁，也叫塊，innodb 磁盤管理的最小單位。存儲頁大小為 16K，即一個區有96個頁。

  • 數據頁（B-tree Node）

  • undo頁（undo Log Page）

  • 系統頁（System 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（Uncompressed BLOB Page）

  • 壓縮的二進制大對象頁（compressed BLOB Page）

• 行，每個頁最多允許存放16KB/2-200行的記錄，即7992行記錄

行結構

compact 格式

line_compact.png

變長字段長度

• 每個變長字段長度最大2字節表示，也就是變長字段最大 65536 byte

• 列表以逆序順序表示。如實例 line1，第一個變長字段長度是1，第二個是 3

null 標志位

• 初始1字節。若有超過8個字段可以為 null，則增加一個字節表示。詳見這篇文章

• 只關心可以為 null 的字段，每個 bit 標志一個可為 null 的字段，逆序排列。

• null 在數據里不占據實際空間，只是有一個 bit 作為標記

記錄頭

• delete_flag 表示已經被標記刪除(并不是SQL delete的時候立即物理刪除，有后臺線程定時清理、合并空間)

• 當前記錄是否是當前頁最小虛擬記錄

• record_type

  • 000，表示普通記錄

  • 001，表示B+樹非葉子節點

  • 010，infimum

  • 011，supremum

• next_record，下一條數據的相對偏移量，占 2 字節。同時意味著當前記錄，在當前空間的最大長度是 2^16，也就是 25536 字節

reduntant 格式

略

行溢出數據

*   不定長數據到底如何存儲？前面說過，下一條數據偏移量占2字節，也就是說，當前數據長度最多 25535 字節，varchar 最大也是 25535，那么一條記錄能存下一條 25535 的 varchar 嗎？

如圖：

![create_table_varchar.png](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/4642106-2d56674f5fae9794.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

換個編碼：

create_table_utf8.png

從圖中可以看出，varchar 的限制單位是字節，而不是一個字，utf8 通常按3個字節表示，所以圖中最大是 21845。實測中發現有的SQL工具可以執行成功以上的創建命令，但是檢查表信息，發現把字段 a 標記成了 text 類型。

當行數據大小超過 25535 時，會發生行溢出。行溢出時，數據存放在頁類型為Uncompress BLOB頁中

• 數據庫的每個數據頁大小為 16K，而行最大的長度是 65535，也就是 64K，那么行數據會跨頁存儲嗎？

  數據庫通常是以 ID 為聚集索引，構建 B+ 樹，而葉子節點的最小單位是頁。也就是說，索引只是找到對應數據頁，具體是頁中的那一條行記錄，是加載數據頁到內存，然后遍歷得出。

  而作為 B+ 樹節點，至少應該有兩條記錄(否則失去了 B+ 樹的意義，變成了鏈表)，因此當數據頁只能存下一條行記錄，InnoDB 會自動把該行溢出。所以，每條行記錄實際存儲在數據頁(B+樹葉子節點)中的大小，最多 8K (實際還要小一點，因為還有頁的屬性的字段要存)，溢出的數據，會被放到 Uncompressed BLOB Page。

line_overflow.png

char 和 varchar

通常認為 char 是定長的，varchar 是變長的。但是有些細節還是要注意

• char 的 limit 單位是字符，而不是字節。如 char(2) 在 utf8 字符集下可以存 “你好”，實際占用占用 6 字節。不足 2 字符的，會在前面自動填充 0x20

• varchar 的 limit 單位是字節

• char 會和 varchar 一樣，在變長字段長度列表中，記錄字符串真實長度

頁結構

page_struct.png

• File header

  • File type， 頁的類型，有數據頁、索引頁、系統頁、事務數據頁、BLOB頁 等等

  • Page_prev 和 Page_next，前一個頁和后一個頁的指針(B+樹的特性決定葉子節點是雙向鏈表)

  • Page offset，int32，頁的偏移量，表示當前頁的 ID，2^32 * 16KB = 64 TB，64TB 就是 Innodb 理論上最大的存儲限制

• Page header，有不少字段，主要是用來管理可用空間的

• Infimum & supremum，是兩個虛擬的記錄，行記錄在頁中是以鏈表的形式存儲，這兩個記錄可以看作鏈頭和鏈尾

virtual_records.png

• User records, 實際的行記錄數據

• Free space，空閑空間，數據被刪除后，該空間會被加入到這個鏈表

• page directory，業內記錄的稀疏目錄，用于加載到內存后的二分查找

• file trailer，最主要的字段是 checksum，校驗和，用于判斷頁的數據是否完整寫入到磁盤