MySQL InnoDB数据页结构(Page Structure)

2020/07/25 MySQL

InnoDB管理存储空间的基本单位,一般一个页的大小是16KBInnoDB为了实现不同的目的而设计了许多页,比如存放表空间头部信息的页,存放Insert Buffer信息的页等等。存放我们表中记录的页是索引页(index page),鉴于我们还没有了解过索引是个什么东西,而这些表中的记录就是我们日常口中所称的数据,所以目前还是叫这种存放记录的页为数据页吧。

1. 数据页结构的快速浏览

数据页代表的这块16KB大小的存储空间可以被划分为多个部分,不同部分有不同的功能,各个部分如图所示:

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从图中可以看出,一个InnoDB数据页的存储空间大致被划分成了7个部分,有的部分占用的字节数是确定的,有的部分占用的字节数是不确定的。


2. 记录在页中的存储

在上图的7个部分中,User Records部分是存储记录的。其实,一开始是没有User Records这部分的,每当我们插入一条记录,都会从Free Space部分,也就是尚未使用的存储空间中申请一个记录大小的空间划分到User Records部分,当Free Space部分的空间全部被User Records部分替代掉之后,也就意味着这个页使用完了,如果还有新的记录插入的话,就需要去申请新的页了。

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InnoDB管理User Records是很复杂的过程,并不是把记录直接放在User Records部分就完成了。我们先从记录头信息来理解这个过程。

2.1 记录头信息

先建一个表:

mysql> CREATE TABLE page_demo(
    ->     c1 INT,
    ->     c2 INT,
    ->     c3 VARCHAR(10000),
    ->     PRIMARY KEY (c1)
    -> ) CHARSET=ascii ROW_FORMAT=Compact;

这个新创建的page_demo表有3个列,其中c1c2列是用来存储整数的,c3列是用来存储字符串的。需要注意的是,我们把 c1 列指定为主键,所以在具体的行格式中InnoDB就没必要为我们去创建那个所谓的 row_id 隐藏列了。而且我们为这个表指定了ascii字符集以及Compact的行格式。所以这个表中记录的行格式示意图就是这样的:

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记录头中的属性如下:

名称 大小(单位:bit) 描述
预留位1 1 没有使用
预留位2 1 没有使用
delete_mask 1 标记该记录是否被删除
min_rec_mask 1 B+树的每层非叶子节点中的最小记录都会添加该标记
n_owned 4 表示当前记录拥有的记录数
heap_no 13 表示当前记录在记录堆的位置信息
record_type 3 表示当前记录的类型,0表示普通记录,1表示B+树非叶节点记录,2表示最小记录,3表示最大记录
next_record 16 表示下一条记录的相对位置

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我们向page_demo表中插入几条记录:

mysql> INSERT INTO page_demo VALUES(1, 100, 'aaaa'), (2, 200, 'bbbb'), (3, 300, 'cccc'), (4, 400, 'dddd');

为了方便大家分析这些记录在User Records部分中是怎么表示的,我把记录中头信息和实际的列数据都用十进制表示出来了(其实是一堆二进制位),所以这些记录的示意图就是:

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  • delete_mask

    这个属性标记着当前记录是否被删除,占用1个二进制位,值为0的时候代表记录并没有被删除,为1的时候代表记录被删除掉了。这些被删除的记录之所以不立即从磁盘上移除,是因为移除它们之后把其他的记录在磁盘上重新排列需要性能消耗,所以只是打一个删除标记而已,所有被删除掉的记录都会组成一个所谓的垃圾链表,在这个链表中的记录占用的空间称之为所谓的可重用空间,之后如果有新记录插入到表中的话,可能把这些被删除的记录占用的存储空间覆盖掉。

  • min_rec_mask

    B+树的每层非叶子节点中的最小记录都会添加该标记。

  • n_owned

    稍后介绍

  • heap_no

    这个属性表示当前记录在本中的位置,从图中可以看出来,我们插入的4条记录在本中的位置分别是:234501的记录并不是我们自己插入的,所以有时候也称为伪记录或者虚拟记录。这两个伪记录一个代表最小记录,一个代表最大记录

    实际上,记录也是可以比较大小的,对于一条完整的记录来说,比较记录的大小就是比较主键的大小。比方说我们插入的4行记录的主键值分别是:1234,这也就意味着这4条记录的大小从小到大依次递增。

但是不管我们向中插入了多少自己的记录,InnoDB都规定两条伪记录分别为最小记录与最大记录。这两条记录的构造十分简单,都是由5字节大小的记录头信息和8字节大小的一个固定的部分组成的。

由于这两条记录不是我们自己定义的记录,所以它们并不存放在User Records部分,他们被单独放在一个称为Infimum + Supremum的部分,如图所示:

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  • record_type

    这个属性表示当前记录的类型,一共有4种类型的记录,0表示普通记录,1表示B+树非叶节点记录,2表示最小记录,3表示最大记录。

  • next_record



参考文章:

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