Innodb存储

0x01 逻辑存储结构

表空间：存储数据、索引、插入缓冲bitmap页、回滚数据、插入缓冲索引页、事务信息、二次写缓冲(开启innodb_file_per_table后，除存储数据、索引、插入缓冲bitmap页外，都存在在共享表空间中)。每个表空间可以存在多个文件，第一个文件被称为0号文件，存储满簇、半满簇和空闲簇链表头和一些例如表空间id的元数据。
段：表空间的组成单位，分为数据段、索引段、回滚段等。勿需管理，段管理的空间是无限大的，每个段也有满簇、半满簇和空闲簇链表来管理本段内的簇。
区(簇)：大小固定为1M(页的大小*页的数量=1M)。开启innodb_file_per_table后，默认分配96KB空间(32个碎片页，为了小表节省磁盘)存数据。默认一个区存放64个页。
页：innodb磁盘管理最小单位，大小通过innodb_page_size来设置。类型分为数据页、undo页、系统页、事务数据页、插入缓冲位图页、插入缓冲空闲列表页、未压缩的二进制大对象页、压缩的二进制大对象页。默认大小16K
行：innodb存储引擎面向列，行存储。每个页存放16K/(2~200)个行，最多存放7992行数据。

0x02 行记录格式

隐藏列

innodb有隐藏列TransactionId和Roll Pointer

innodb 1.0.x之前

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Redundant：| 字段长度偏移列表 | 记录头信息 | 列1 | 列2 | … |
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字段长度偏移列表逆序指出每列的长度。
Redundant对varchar的NULL值不占空间，但是对char的NULL值需要占空间存储。

innodb 1.0.x之后

1.0.x之后的版本引入了新的文件格式Barracuda，相比于原来的文件格式Antelope，又提供了Compressed和Dynamic两种格式来存储数据。
从mysql4.1开始，char(N)中的N不再指字节，而是字符数。在对多字节字符集类型存储的时候，从定长字符类型变为变长字符类型。
Compressed的另一个功能就是会以zlib算法进行压缩，对大数据的存储非常有效果。

行溢出数据

时机：如果一页内无法存入两行数据，就会发生行溢出。
Mysql中所有列使用的varchar总长度为65535字节(实际使用中可能还要打点折扣，而且不同编码的字符还会对存入的字符数产生影响)。
旧的两种格式一般数据会存放在B-tree Node中，当发生行溢出的时候，前768字节会存在B-tree Node中，其他的数据会存放在Uncompress BLOB页中。如果不发生行溢出，其实BLOB和TEXT类型也是直接存在数据页上的。
新的两种格式采用了完全的行溢出算法，数据页只存前20字节，其余数据放到Off Page中。

0x03 页格式

File Header：38字节，8个部分。checksum、页的偏移量、prev页、next页、log sequence num、页类型、更新到LSN值、页属于的表空间。
Page Header：数据页的状态信息，56个字节、14个部分。
Infimun + Supremun Records：每个数据页有两个虚拟的行，最小键值行和最大键值行，不会被删除，不同行格式占用字节不同。
User Records：行存储的空间。
Free Space；空闲空间，数据被删除后，挂到这个链表上。
Page Directory；存放行记录的页相对位置。B+树索引只能找到页，把页加载进内存后，根据Page Directory这个稀疏索引进行二分查找。
File Trailer；前4字节是checksum，后4字节存储lsn。每读取一个页都会根据trailer进行checksum，可以通过innodb_checksum_algorithm来选择算法，也可以通过参数innodb_checksums来控制是否检测。