InnoDB磁盘结构详解 深入探究InnoDB的磁盘结构(2)

InnoDB磁盘结构详解

页

页是InnoDB中管理数据的最小单元，是固定大小的一段连续磁盘空间，默认为16KB，用于存放数据、索引等各种类型的数据。

InnoDB中，常见的页类型有数据索引页、undo page、文件管理页FSP_HDR/XDES、插入缓冲IBUF_BITMAP页、INODE页等。

在InnoDB中的设计中，页与页之间是通过一个双向链表连接起来，而存储在页中的数据行则是通过单链表连接起来的，如下图：

页有通用的文件头和尾（将页的内容进行封装，通过文件头和文件尾的checksum方式来确保页的完整性），但是中部的内容根据页的类型不同而发生变化。我们主要关注数据页和索引页，这种类型的页包括七个部分：

• File Header：文件头，共38B，记录了页的地址、页号、上一页和下一页指针、页的类型信息、页的校验和checksum（校验和在写入磁盘前计算得到，当从磁盘中读取时，重新计算校验和并与数据页中存储的对比，如果发现不同，则会导致MySQL crash）、日志序列位置（LSN，Log Sequence Number，表示日志文件的长度，一个不断递增的unsigned long类型整数）等。
• Page Header：数据页头，用来记录数据页的状态信息，包括Free Space的地址、本页中的记录的数量、标记为删除的记录等，共56B。
• System records：Infimum + Supremum Records。InnoDB每页中有两个虚拟的行记录，用来限定记录的边界。Infimum记录是比该页中任何主键值都要小的记录，Supremum记录是比该页中任何主键值都要大的记录。这两个记录在页创建时被建立，并且在任何情况下不会被删除，并且由于这两条记录不是我们自己定义的记录，所以它们并不存放在页的User Records部分。所以如果数据是顺序存储的，那么查询数据是否在某一页中就无需遍历页中的所有数据，只需判断这两个记录就行了。
• User Records：用户记录，以单链表的形式存储，如下图：

• Free Space：空闲空间，用于存放新记录。在一开始生成页的时候，并没有User Records这个部分，每当插入一条记录，就会从Free Space部分中申请一个记录大小的空间到User Records部分，当Free Space用完时，这个页也就使用完了。
• Page Directory：数据目录（弥补单向链表查询性能差的缺点），InnoDB会把页中的记录划分为若干个组，每个组的最后一个记录的地址偏移量作为一个槽，存放在Page Directory中，便于二分查找定位数据。对于分组中的记录数是有规定的：Infimum记录所在的分组只能有 1 条记录，Supremum记录所在的分组中的记录条数只能在1~8条之间，中间的其它分组中记录数只能在是4~8条之间。所以如果数据是顺序存储的，那么查询数据在某一页的位置就无需遍历页中的所有数据，只通过二分法就可以快速定位到对应的槽，然后再遍历该槽对应分组中的记录就能知道了。
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