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
    • 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

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://upload-images.jianshu.io/upload_images/4642106-2d56674f5fae9794.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

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