MySQL InnoDB 存储原理

简介

mysql InnoDB存储引擎的数据以目录文件形式存储在磁盘中；
每个db 都会在 /var/lib/mysql/ 目录里面创建一个以 db 为名的目录；
每个db目录下包含：
- db.opt：db选项，记录当前数据库db的默认字符集和字符校验规则；
- table1.frm：表table1结构文件，保存每个表的元数据信息的，主要包含表结构定义；
- table1.ibd：表table1数据文件，表数据既可以存在共享表空间文件（文件名：ibdata1）里，也可以存放在独占表空间文件（文件名：表名字.ibd）。这个行为是由参数 innodb_file_per_table 控制的，若设置了参数 innodb_file_per_table 为 1，则会将存储的数据、索引等信息单独存储在一个独占表空间，从 MySQL 5.6.6 版本开始，它的默认值就是 1 了，因此从这个版本之后， MySQL 中每一张表的数据都存放在一个独立的 .ibd 文件。

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[root@xiaolin ~]#ls /var/lib/mysql/my_test
db.opt  
table1.frm  
table1.ibd

InnoDB 的表行存储提供有 4 种行格式：

变长字段长度列表
- 记录varchar, text, blob等变长列的字节长度；
- 按照列的顺序逆序存放；
- 不需要保存值为 NULL 的变长字段的长度；
- 逆序存放是为了从记录头信息开始，位置靠前的记录的真实数据和数据对应的字段长度信息可以同时在一个 CPU Cache Line，提高效率；
NULL 值列表
- 记录可能会存储 NULL列是否是NULL值；
- 每个列对应一个二进制位（bit），1代表NULL，0为非NULL；
- NULL 值列表必须用整数个字节的位表示，小于9个NULL列，用1个字节，否则用多个字节；
- NULL 值列表也不是必须的，当所有字段都定义成 NOT NULL 时，不需要NULL值列表；
记录头信息
- 记录头信息中包含的内容很多；
- delete_mask：标识此条数据是否被删除，执行 detele 删除记录的时候，并不会真正的删除记录，只是将该条记录的 delete_mask 标记为 1；
- next_record：下一条记录的位置。指向的是下一条记录的「记录头信息」和「真实数据」之间的位置；
- record_type：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；

row_id：
- 建表时未指定主键和唯一约束列，则innodb将自动添加row_id，否则没有row_id；
- row_id不是必需的，有的话占用 6 个字节;
trx_id：事务id
- 表示这条记录是由哪个事务生成的；
- trx_id必需，占用 6 个字节；
roll_pointer：回滚指针
- 记录上一个版本的指针；
- roll_pointer 是必需的，占用 7 个字节。

如果一个数据页存不了一条记录，InnoDB 存储引擎会自动将溢出的数据存放到「溢出页」中；
发生行溢出时，在记录的真实数据处只会保存该列的一部分数据，而把剩余的数据放在「溢出页」中，然后真实数据处用 20 字节存储指向溢出页的地址，从而可以找到剩余数据所在的页；

数据页包括七个部分：

多个数据页通过FileHeader中的2个指针组成双向链表。

页目录创建的过程如下：

将所有的记录划分成几个组，这些记录包括最小记录和最大记录，但不包括标记为“已删除”的记录；
每个记录组的最后一条记录就是组内最大的那条记录，并且最后一条记录的头信息中会存储该组一共有多少条记录，作为 n_owned 字段（上图中粉红色字段）
页目录用来存储每组最后一条记录的地址偏移量，这些地址偏移量会按照先后顺序存储起来，每组的地址偏移量也被称之为槽（slot），每个槽相当于指针指向了不同组的最后一个记录。

聚簇索引