MySQL 基础知识梳理学习----记录在页面层级的组织管理

Posted 2021-02-01 东山絮柳仔

1.InnoDB的数据存储结构

InnoDB中数据是通过段、簇、页面构成的。 

（1）段是表空间文件中的主要组织结构，它是一个逻辑概念，用来管理物理文件，是构成索引、表、回滚段的基本元素。创建一个索引（B+树）时会同时创建两个段，分别是内节点段和叶子段，内节点段用来管理（存储）B+树中非叶子节点（页面）的数据，叶子节点用来管理（存储）B+树中叶子节点数据。一个索引包括2个段，那么一个表的段的数目，就是索引的个数乘以2了。

（2）簇是构成段的基本元素，一个段有若干个簇构成。一个簇是物理上连续分配的一段空间，每个段至少有一个簇，在创建一个段时就会默认创建一个簇。如果存储数据时，一个簇已经不足以放下更多的数据，此时需要从这个段中分配一个新的簇来存放新的数据。一个段所管理的空间大小是无限的，可以一直扩展下去，但扩展的最小单位是簇。簇的空间大小是固定的，一般为64个页面。

一个索引是由两个段组成的，两个段之间的物理位置是没有关系的，而每个段由多个簇组成，多个簇之间的物理位置也是没有关系的。

（3）簇的物理空间内部还可以继续被切分并高效管理。“页面”就是簇在细化之后的产物，它是簇的组成单位，也是段所管理的最小单位、数据库文件管理的最小单位，也是文件中空间分配的最小单位。一个页面默认为16KB。一个簇中可以包含多个页面（默认64）个页面，这个页面数通常被称为“簇的大小”。这些页面都归这个簇管理，在逻辑上（页面号都是从小到到连续的）以及物理上都是连续的。

 

 2.页面是如何对记录组织管理的

InnoDB是使用B+树来保证通过树形结构找到一个记录所在的页面，而在页面内部真正找到这条记录是通过“槽”来完成的。槽的作用是用来在页面内进行数据搜索的，在InnoDB存储引擎中，多条记录对应一个槽。

 

槽位于页面的最后位置，其长度与页面内存储的记录数有关。

槽中数据的增长是以高字节到低字节的顺序存储的，最高位的槽代表的是页面内索引顺序最小的记录，而低槽位代表的是索引顺序最大的记录，即在页面内，通过槽位置的顺序，来表示业内所有记录的顺序。

可以将槽理解为是一个以下标值为元素值的可自由扩展的数组。并且，这个数组是有序的，在不断增删改的过程中，都会修改这个数组，该平移的平移，该删除的删除，但需要保证的是，每次操作完成之后，槽的数组还是有序的。当然，真实的数组元素值不会是下标，从上面的示意图可以看出，真正的值是页面内槽所对应的记录在页面内的偏移量。所以，如果，页面内数据发生了改变，只需要修改槽的位置即可变相地修改页面内数据的大小关系了。

我们知道，在每条记录开始位置之前的两个字节，是用来存储下一条记录的指针信息的，所以在每一个槽指向的最后一条记录前面，为了体现它会指向下一个槽的第一条记录，都会有一个指向说明框，用来说明指向的值是多少、位置是多少。

从示意图中可以看出，槽中存储的数据是没有顺序的，因为它们是槽所对应的第一个记录在页面内的偏移量，比如第0号位存储的989，这说明本页内最小的记录在偏移为989的位置存储，这个槽对应的数据还可以查询到2、3、4，他们是通过链表连接起来的。值为4的记录是第0号槽的最后一条记录，值为4的记录指向的下一个记录为偏移为289位置值为6，这个位置正好是第1位的槽，第1号槽包括的数据有6、9、11、11、15这四个值。依次类推，可以从槽数据出发，找到页面内所有记录，并且数据都是有序的，可以利用二分查找的方法快速搜索定位找到所需的记录。

最后补充说明一点，页面最后的8个字节，主要存储的页面校验的CHECKSUM值（前四节）和当前页面最新被修改的LSN值（后四节）。

 

-----主要部分内容参考梳理于网络知识，此仅为学习笔记，在此原创作者感谢！