Innodb 存储引擎表

目录

• 索引组织表
• Innodb逻辑存储结构
  • 表空间
  • 段
  • 区
  • 页
  • 行
• Innodb 行记录格式
  • Compact
  • Redundant
  • 行溢出数据
  • Compressed 和 Dynamic 行记录格式
  • char 的行结构存储
• Innodb 数据页结构
• 视图 View
• 分区表

索引组织表

Innodb 存储引擎表中，数据都是根据主键顺序存放，这种结构成为索引组织表，所以数据即索引，索引即数据。如果没有显式定义主键，MySQL将按如下方式选举主键：

1. 判断表中是否有唯一非空索引，如果有 以第一个建立索引 的唯一非空索引列为主键，不是表字字段定义顺序。

    # 如下的表，c 类最先定义唯一非空主键，所以列c是主键。
    create table table_first (
    	a integer not null,
    	b char(10) not null,
    	c integer not null,
    	UNIQUE KEY(c),
    	UNIQUE KEY(b),
    	UNIQUE KEY(a)
    );
   

2. 如果无，Innodb 会自动创建一个6字节大小的主键。

3. _rowid 与表的主键列值一致，但是它只使用主键是单个列，且它对MySQL自动生成的主键无效。

B+树索引本身并不能找到某一个具体的行记录，而是找到其所在的页并加载到内存中，再根据页中的信息进行查找。

Innodb逻辑存储结构

Innodb 将所有数据都存放到一个逻辑表空间，表空间由：段、区、页组成。

表空间

表空间是Innodb存储引擎逻辑结构的最高层，表的所有数据都存放在表空间中，默认情况下，Innodb有一个默认表空间ibdata1，所有数据都存放在该共享表空间中。可以通过配置项innodb_file_per_table = ON ，所有表会创建一个自己独立的表空间；此时表的数据、索引、和插入缓冲Bitmap页都存放到自己独立的表空间中，除此之外其它数据如：回滚信息、插入缓冲索引页、系统事务信息、二次写缓冲(double write buffer) 等还是存放于共享表空间中。

段

表空间有各个段组成，段分为：数据段、索引段、回滚段等。数据段存放的是聚集索引B+树的叶子节点；索引段存放的是B+树的非叶节点；回滚段存放的是 undo信息。

区

段由区组成，每个区又是由连续的页组成的空间，每个区固定大小为：1M;一般为保证页的连续性，innodb 存储引擎一般每次会连续申请4~5个区；

页

页是innodb磁盘管理的最小单位，每个页默认16K，也就是说默认一个区有64个页；当让 innodb_page_size 配置项可以配置页的大小：4k、8k、16k，设置该大小后不可变，除非重新建表重新导入数据。



常见的页有：

• 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

• 插入缓冲空闲页列表页 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

Innodb存储引擎是面向列的，也就是数据是按行就行存储的，每个页最多存放：16Kb / 2 - 200 = 7992 行记录。

Innodb 行记录格式

• 前边提到数据以行的形式存储在页上，那么肯定有一定的格式以便于读取；Innodb内部是通过链表来串接各个行记录的。

• 由于Innodb 是B+树索引组织的，那么需要保证每个页最少存在两条行记录，否则B+树将分裂成链表，这没有任何意义。如果页不能存下两条记录，那么就会进行溢出以确保页上最少两条记录。

例如某个行记录数据合计9k，那么一个页16K，肯定无法保存两条 9k 的数据的，那么保存时就会进行溢出操作，

Innodb 提供如下的行记录格式：

Compact

它的设计目的是为了高效的存储数据（一个页中存放的行数越多，性能越好）。变长字段的长度不超过2字节，所以MySQL中，varchar最大长度限制为：65535。还有一个需要注意的是，这里的变长字段最大长度，指的是：表中所有变长字段长度的总和，如果按照如下方式定义一个表，就会报错，因为两个边长列的长度合计7W：

	create table large_name (
		a varchar(40000),
		b varchar(30000)
	);

Compact 格式下NULL值不占用任何空间。

Compact 行记录格式



Compact 记录头信息

看看字段：next_record 长度 16 位，也就是 2byte， 它表示的是下一个字段的位置，所以说长度总和不能超过 65536.

如下表，字段b的起始位置大概就是：65534

create table large_name (
		a varchar(65533),
		b varchar(2)
);

Redundant

它是MySQL5.0版本之前的行记录存储方式，支持该格式只是问了兼容旧版本行格式。

行溢出数据

Innodb 存储引擎可以将行记录的某些数据存储在该行记录所在的页之外，一般会把 BLOB、LOB 等这类大对象列类型的数据存放到页面之外。实际上，由于页的大小为：16K，那么是否溢出完全由数据的大小来决定，当内容足够少，blob 页可能不回溢出当前页，varchar类型当足够大的时候也可能发生溢出。

• varchar(30000) 值的是3W个字节，而页大小为：16K 也就是 16384 字节，所以完全可能溢出。

• 对行溢出数据，页中行记录会保留其前768个字节的数据。

Compressed 和 Dynamic 行记录格式

这是Innodb 中较新的行记录格式，他们对BLOB 数据的存储采用了完全的行溢出方式，数据页中只存放20字节的 指针，实际数据都存放于Off Page 中。

char 的行结构存储

• varchar 指变长字符类型
• char指定长字符类型，计算实际不足，也会分配相应长度的空间

从 MySQL4.1 开始，char(N) 表示N个字符，而不是N个字节的字符，

但是在多字节字符集情况下，char 和 varchar保存方式一致，例如：char (10) 可以存放 10个英文字符，也可以存放 10 个汉字；此时，他们的长度就不一致了，前者共占用10字节，而保存10个汉字则需要20 字节。

当然，不论存放汉字或者英文字符，只要不足定义的10个字符，还是会进行填充。

Innodb 数据页结构

• File Header 文件头，占用38字节，记录页的一些头信息。

• Page Header 页头，由14个部分组成，占用56字节，记录数据页的状态信息

• Infimum和Supremum Record 虚拟的行记录，用来限定记录的边界
  
  Infimum 记录比页中任何主键值都要小的值，Supremum 记录页中比任何主键都要大的值；它们在页串创建时被创建，任何情况下都不会被删除。
  
  

• User Record 用户记录，即行记录，它指实际存储的行记录内容

• Free Space 页的空闲空间，当一条记录被删除后，该空间会被加入到空闲列表中，它是链表组织结构的

• Page Directory 页目录，存放记录的相对地址(不是偏移量)
  
  这些记录指针称为：Slots（槽）或者 Directory Slots (目录槽)，需要注意的是，Innodb中它是一个稀目录，并不是每个行记录都拥有一个槽，也就是说可能一个槽中包含多个记录；由于它是一个稀目录，二叉查找的结果也只是一个粗略的结果。

B+树索引本身并不能找到某一个具体的行记录，而是找到其所在的页，然后将其加载到内存中，再通过Page Directory进行二叉查找，最后再结合 【行记录头】中的【next record】精确定位到实际的行记录。

行记录头参考上述对Compact 格式行记录的描述。

• File Trailer 文件结尾信息，检测页是否已经完整地写入磁盘，可以理解成它是用来支持做页的校验和的。

视图 View

MySQL中，视图是一个命名的虚表，他由一个SQL查询来定义，可以当作表使用。

分区表

当数据量较大是可以进行分表操作

• 水平拆分，将同一个表中不同行的记录进行拆分，即按行拆分。
• 垂直拆分，将同一个表中不同列的记录进行拆分，即对表按列进行拆分。

看完书，其实MySQL自身支持的分区表功能并不够强大，当数据量膨胀时，可以考虑 当当 共享给apache 的开源项目 shardingspwhere ，目前它已经时apache 的顶级开源项目之一。

本文来自我对 《MySQL技术内幕：InnoDB存储引擎》一书阅读过后的二次创作，文件颇多截图引用书中插图，此外本文主要用作个人学习后的思考感悟的记录，肯定不如原书讲得深入且全面，强烈建议购买原书深入了解更多的细节。