1.12 MySQL页

1. 行格式

• Record（Row、记录）在磁盘上存放的格式

1.1. Compact

1.1.1. 记录的额外信息

1.1.1.1. 变长字段长度列表

• 比如varchar(100)、blob、text，会把长度记录在这里

1.1.1.2. NULL值列表

• 使用bit记录列是否为NULL。列为NULL则为1，否则为0

1.1.1.3. 记录头信息

名称	占用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+树非叶子节点记录， 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

1.1.1.3.1. delete_mask

• 被删除的记录不会真的物理删除，而是逻辑删除
• 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
• 这也就意味着删除之后不会释放空间
  • 可以使用optimize table table_name 释放磁盘空间

1.1.1.3.2. 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

1.1.1.3.3. next_record

• 从当前记录的真实数据到下一条记录的真实数据的地址偏移量。说白了我们的记录按照主键从小到大的顺序形成了一个单链表

1.1.1.3.4. heap_no

• 表示当前记录在本页中的位置。比如2、3、4、5。至于0和1则是最小记录和最大记录

1.1.1.3.5. record_type

• 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

1.1.2. 记录的真实数据

• row_id
• transaction_id
• roll_pointer
• 列1的值
• 列2的值
• …

1.2. Redundant

• MySQL5.0 之前用的一种行格式

1.3. Dynamic

• MySQL5.7的默认格式
• 与Compact一样，区别在于处理行溢出的数据
  • 不会在记录的真实数据处存储字段真实数据的前 768 个字节，而是把所有的字节都存储到其他页面中，只在记录的真实数据处存储其他页面的地方
  • 行溢出
    • 一个页面能存储16KB的数据，当记录中的数据太多，当前页放不下的时候，会把多余的数据存储到其他页中，这种现象称为行溢出

1.4. Compressed

与Dynamic一样，区别在于会采用压缩算法对页面进行压缩

2. 页

• InnoDB或MyISAM管理存储空间的基本单位，一个页的大小一般是 16KB

2.1. 数据页

• 

名称	中文名	占用空间大小	简单描述
File Header	文件头部	38 字节	页的一些通用信息
Page Header	页面头部	56 字节	数据页专有的一些信息
Infimum + Supremum	最小记录和最大记录	26 字节	两个虚拟的行记录
User Records	用户记录	不确定	实际存储的行记录内容
Free Space	空闲空间	不确定	页中尚未使用的空间
Page Directory	页面目录	不确定	页中的某些记录的相对位置
File Trailer	文件尾部	8 字节	校验页是否完整

2.1.1. File Header

• 所有类型的页通用

名称	占用空间大小（Byte）	简单描述
FIL_PAGE_SPACE_OR_CHKSUM	4	页的校验和（checksum值）
FIL_PAGE_OFFSET	4	页号
FIL_PAGE_PREV	4	上一个页的页号
FIL_PAGE_NEXT	4	下一个页的页号
FIL_PAGE_LSN	8	页面被最后修改时对应的日志序列位置（英文名是：Log Sequence Number）
FIL_PAGE_TYPE	2	该页的类型
FIL_PAGE_FILE_FLUSH_LSN	8	仅在系统表空间的一个页中定义，代表文件至少被刷新到了对应的LSN值
FIL_PAGE_ARCH_LOG_NO_OR_SPACE_ID	4	页属于哪个表空间

• FIL_PAGE_PREV 和 FIL_PAGE_NEXT：
  • 只有INDEX类型的页，也就是数据页才有这两个
  • 分别代表本页的上一个和下一个页的页号
  • 使用双向链表把多个页串起来
  • 
• FIL_PAGE_OFFSET：
  • 每一个 页 都有一个单独的页号
  • 由4Bytes组成，也就是说表空间可以存放2^32个页，每个页16KB，那么一个表空间最大64TB
• FIL_PAGE_TYPE：
  • 当前 页 的类型
  • 比如存放记录的数据页的类型其实是 FIL_PAGE_INDEX ，也就是所谓的 索引页

2.1.2. Page Header

• 数据页中存储的记录的状态信息，比如本页中已经存储了多少条记录，第一条记录的地址是什么，页目录中存储了多少个槽等等

名称	占用空间大小（Byte）	简单描述
PAGE_N_DIR_SLOTS	2	在页目录中的槽数量
PAGE_HEAP_TOP	2	还未使用的空间最小地址，也就是说从该地址之后就是 Free Space
PAGE_N_HEAP	2	本页中的记录的数量（包括最小和最大记录以及标记为删除的记录）
PAGE_FREE	2	第一个已经标记为删除的记录地址（各个已删除的记录通过 next_record 也会组成一个单链表，这个单链表中的记录可以被重新利用）
PAGE_GARBAGE	2	已删除记录占用的字节数
PAGE_LAST_INSERT	2	最后插入记录的位置
PAGE_DIRECTION	2	记录插入的方向
PAGE_N_DIRECTION	2	一个方向连续插入的记录数量
PAGE_N_RECS	2	该页中记录的数量（不包括最小和最大记录以及被标记为删除的记录）
PAGE_MAX_TRX_ID	8	修改当前页的最大事务ID，该值仅在二级索引中定义
PAGE_LEVEL	2	当前页在B+树中所处的层级
PAGE_INDEX_ID	8	索引ID，表示当前页属于哪个索引
PAGE_BTR_SEG_LEAF	10	B+树叶子段的头部信息，仅在B+树的Root页定义
PAGE_BTR_SEG_TOP	10	B+树非叶子段的头部信息，仅在B+树的Root页定义

• PAGE_DIRECTION：新插入的一条记录的主键值比上一条记录的主键值大，我们说这条记录的插入方向是右边，反之则是左边
• PAGE_N_DIRECTION：假设连续几次插入新记录的方向都是一致的， InnoDB 会把沿着同一个方向插入记录的条数记下来，这个条数就用 PAGE_N_DIRECTION 这个状态表示
• PAGE_N_DIR_SLOTS：在页目录中的槽数量
• PAGE_LAST_INSERT：最后插入记录的位置
• PAGE_N_RECS：该页中记录的数量（不包括最小和最大记录以及被标记为删除的记录）

2.1.3. User Records

• 实际存储的行记录内容
• User Records增长时Free Space会缩小

2.1.4. Free Space

• 页中尚未使用的空间
• User Records增长时Free Space会缩小

2.1.5. Page Directory

• 

2.1.5.1. 为什么有Page Directory

• 记录在页中按照主键值由小到大顺序串联成一个单链表，那如果我们想根据主键值查找页中的某条记录需要遍历链表查找，这个效率太慢了

2.1.5.2. Page Directory是什么

• 将记录分组，每组的最后一条记录的地址存放在页目录中，叫做槽。其实就是目录
• 在一个数据页中查找指定主键值的记录的过程分为两步
  • 通过二分法确定该记录所在的槽，并找到该槽中主键值最小的那条记录
  • 通过记录的 next_record 属性遍历该槽所在的组中的各个记录

2.1.6. File Trailer

2.1.6.1. 为什么有File Trailer

• InnoDB以页为单位把磁盘数据加载到内存中处理，如果该页的数据在内存中修改了，需要把一段时间后把整页写回磁盘。但是如果在写回的过程中宕机了，那么数据就不正确了，于是为了检测一个页是否完整，在每个页的尾部都加了一个 File Trailer

2.1.6.2. File Trailer是什么

• 所有类型的页通用

2.2. 索引页

2.2.1. 为什么需要索引页

Page Directory只能用于页内的主键进行快速查找，如果是非主键或者跨多个页就不行了

2.2.2. 索引页和数据页的关系

• 也是用页存储，只不过User Record的record_type为1，表示目录项（即索引）
• 一层目录：
• 多层目录：