InnoDB表空間文件結構分為: Tablespace(表空間) --> Segment（段）-->Extent（區）-->Page（頁）--> Row（行）

1) Tablesapce

1. 表空間能夠看作是InnoDB 存儲引擎邏輯結構的最高層，用于存儲多個ibd數據文件，用于存儲表的記錄和索引。一個文件包含多個段。
2. 表空間分為：系統表空間、獨占表空間、通用表空間、 臨時表空間、Undo 表空間。

2) 段 (Segment)

1. 段是磁盤上空間分配和回收的申請者，是一個邏輯概念，用來管理物理文件,段是為了保持葉子節點在磁盤上的連續，可以實現更好的順序I/O操作。
2. 常見的段有數據段、索引段、回滾段等. 其中索引段就是非葉子結點部分，而數據段就是葉子結點部分，回滾段用于數據的回滾和多版本控制。

3) 區 ( Extend )

1. 區是由連續頁組成的空間，每個區的默認大小都是1MB，一個區中有64個連續的頁。為了保證區中頁的連續性，擴展的時候InnoDB存儲引擎一次從磁盤申請4~5個區。

4) 頁 (Page)

1. 區是由連續的頁（Page） 組成的空間，默認每一個頁的存儲大小為16k。
2. 頁，用于存儲多個Row行記錄。包含很多種頁類型，比如數據頁，undo頁，系統頁，事務數據頁，大的BLOB對象頁。

5) 行 (Row)

1. InnoDB的數據是按行進行存放的，每個頁存放的行記錄最多允許存放16KB / 2 -200行的記錄，即7992行記錄。每行記錄根據不同的行格式、不同的數據類型，會有不同的存儲方式。
2. 行，包含了記錄的字段值，事務ID（DB_TRX_ID）、回滾指針（DB_ROLLPTR）、字段指針（Field pointers）等信息。

Page是整個InnoDB存儲的最基本構件，也是InnoDB磁盤管理的最小單位，與數據庫相關的所有内容都存儲在這種Page結構裡。

Page分為幾種類型，常見的頁類型有數據頁（B tree Node）Undo頁（Undo Log Page）系統頁（System Page） 事務數據頁（Transaction System Page）等；

• File Header 字段用于記錄 Page 的頭信息，其中比較重要的是 FIL_PAGE_PREV 和FIL_PAGE_NEXT 字段，通過這兩個字段，我們可以找到該頁的上一頁和下一頁，實際上所有頁通過兩個字段可以形成一條雙向鍊表。
• Page Header 字段用于記錄 Page 的狀态信息。
• Infimum 和 Supremum 是兩個僞行記錄，Infimum（下确界）記錄比該頁中任何主鍵值都要小的值，Supremum （上确界）記錄比該頁中任何主鍵值都要大的值，這個僞記錄分别構成了頁中記錄的邊界。
• User Records 中存放的是實際的數據行記錄。
• Free Space 中存放的是空閑空間，被删除的行記錄會被記錄成空閑空間。
• Page Directory 記錄着與二叉查找相關的信息。
• File Trailer 存儲用于檢測數據完整性的校驗和等數據。

頁結構整體上可以分為三大部分，分别為通用部分(文件頭、文件尾)、存儲記錄空間、索引部分。

1) 通用部分 (File Header&File Trailer )

通用部分 : 主要指文件頭和文件尾，将頁的内容進行封裝，通過文件頭和文件尾校驗的CheckSum方式來确保頁的傳輸是完整的。

其中比較重要的是在文件頭中的 FIL_PAGE_PREV 和 FIL_PAGE_NEXT 字段，通過這兩個字段，我們可以找到該頁的上一頁和下一頁，實際上所有頁通過兩個字段可以形成一條雙向鍊表

2) 記錄部分(User Records&Free Space)

頁的主要作用是存儲記錄，所以“最小和最大記錄”和“用戶記錄”部分占了頁結構的主要空間。另外空閑空間是個靈活的部分，當有新的記錄插入時，會從空閑空間中進行分配用于存儲新記錄

3)數據目錄部分 (Page Directory)

數據頁中行記錄按照主鍵值由小到大順序串聯成一個單鍊表(頁中記錄是以單向鍊表的形式進行存儲的)，且單鍊表的鍊表頭為最小記錄，鍊表尾為最大記錄。并且為了更快速地定位到指定的行記錄，通過 Page Directory 實現目錄的功能，借助 Page Directory 使用二分法快速找到需要查找的行記錄。

表的行格式決定了它的行是如何物理存儲的，這反過來又會影響查詢和DML操作的性能。如果在單個page頁中容納更多行，查詢和索引查找可以更快地工作，緩沖池中所需的内存更少，寫入更新時所需的I/O更少。

InnoDB存儲引擎支持四種行格式：Redundant、Compact、Dynamic 和 Compressed .

查詢MySQL使用的行格式,默認為: dynamic

mysql> show variables like 'innodb_default_row_format'; --------------------------- --------- | Variable_name | Value | --------------------------- --------- | innodb_default_row_format | dynamic | --------------------------- ---------

指定行格式語法

CREATE TABLE <table_name(column_name)> ROW_FORMAT=行格式名稱 ALTER TABLE <table_name> ROW_FORMAT=行格式名稱

Compact 設計目标是高效地存儲數據，一個頁中存放的行數據越多，其性能就越高。

compact行記錄由兩部分組成: 記錄放入額外信息 和 記錄的真實數據；

1、記錄額外信息部分

服務器為了描述一條記錄而添加了一些額外信息(元數據信息)，這些額外信息分為3類，分别是: 變長字段長度列表、NULL值列表和記錄頭信息。

變長字段長度列表

MySQL支持一些變長的數據類型，比如varchar(M)、VARBINARY(M)、各種TEXT類型，各種BLOB類型，這些變長的數據類型占用的存儲空間分為兩部分：

1. 真正的數據内容
2. 占用的字節數

變長字段的長度是不固定的，所以在存儲數據的時候要把這些數據占用的字節數也存起來，讀取數據的時候才能根據這個長度列表去讀取對應長度的數據。

在 Compact 行格式中，把所有變長類型的列的長度都存放在記錄的開頭部位形成一個列表，按照列的順序逆序存放,這個列表就是 變長字段長度列表。

NULL值列表

表中的某些列可能會存儲NULL值，如果把這些NULL值都放到記錄的真實數據中會比較浪費空間，所以Compact行格式把這些值為NULL的列存儲到NULL值列表中。( 如果表中所有列都不允許為 NULL，就不存在NULL值列表 )

記錄頭信息

記錄頭信息是由固定的5個字節組成，5個字節也就是40個二進制位，不同的位代表不同的意思，這些頭信息會在後面的一些功能中看到。

1. delete_mask

這個屬性标記着當前記錄是否被删除，占用1個二進制位，值為0 的時候代表記錄并沒有被删除，為1 的時候代表記錄被删除掉了;

2. min_rec_mask

B 樹的每層非葉子節點中的最小記錄都會添加該标記。

3. n_owned

代表每個分組裡，所擁有的記錄的數量，一般是分組裡主鍵最大值才有的。

4. heap_no

在數據頁的User Records中插入的記錄是一條一條緊湊的排列的，這種緊湊排列的結構又被稱為堆。為了便于管理這個堆，把記錄在堆中的相對位置給定一個編号——heap_no。所以heap_no這個屬性表示當前記錄在本頁中的位置。

5. record_type

這個屬性表示當前記錄的類型，一共有4種類型的記錄， 0 表示普通用戶記錄， 1 表示B 樹非葉節點記錄， 2 表示最小記錄， 3 表示最大記錄。

6. next_record

表示從當前記錄的真實數據到下一條記錄的真實數據的地址偏移量，可以理解為指向下一條記錄地址的指針。值為正數說明下一條記錄在當前記錄後面，為負數說明下一條記錄在當前記錄的前面。

2、記錄真實數據部分

記錄的真實數據除了插入的那些列的數據，MySQL會為每個記錄默認的添加一些列（也稱為隐藏列），具體的列如下：

生成隐藏主鍵列的方式有:

1. 服務器會在内存中維護一個全局變量，每當向某個包含隐藏的row_id列的表中插入一條記錄時，就會把該變量的值當作新記錄的row_id列的值，并且把該變量自增1。
2. 每當這個變量的值為256的倍數時，就會将該變量的值刷新到系統表空間的頁号為7的頁面中一個Max Row ID的屬性處。
3. 當系統啟動時，會将頁中的Max Row ID屬性加載到内存中，并将該值加上256之後賦值給全局變量，因為在上次關機時該全局變量的值可能大于頁中Max Row ID屬性值。

什麼是行溢出 ?

MySQL中是以頁為基本單位,進行磁盤與内存之間的數據交互的,我們知道一個頁的大小是16KB,16KB = 16384字節.而一個varchar(m) 類型列最多可以存儲65532個字節,一些大的數據類型比如TEXT可以存儲更多。

如果一個表中存在這樣的大字段,那麼一個頁就無法存儲一條完整的記錄.這時就會發生行溢出,多出的數據就會存儲在另外的溢出頁中。

總結: 如果某些字段信息過長，無法存儲在B樹節點中，這時候會被單獨分配空間，此時被稱為溢出頁，該字段被稱為頁外列。

Compact中的行溢出機制

InnoDB 規定一頁至少存儲兩條記錄(B 樹特點)，如果頁中隻能存放下一條記錄，InnoDB存儲引擎會自動将行數據存放到溢出頁中。

當發生行溢出時，數據頁隻保存了前768字節的前綴數據，接着是20個字節的偏移量，指向行溢出頁。

1. DYNAMIC 和 COMPRESSED 行記錄格式

DYNAMIC 和 COMPRESSED新格式引入的功能有：數據壓縮、增強型長列數據的頁外存儲和大索引前綴。

Compressed 和 Dynamic 行記錄格式與 Compact 行記錄格式是類似的，區别是在處理行溢出時,數據頁不會存儲真實數據的前768字節(完全溢出)，隻存儲20個字節的指針來指向溢出頁。

Compressed 與 Dynamic 相比，Compressed 存儲的行數據會以zlib的算法進行壓縮以節省空間，因此對于 BLOB、TEXT、VARCHAR 這類大長度類型的數據能夠進行非常有效的存儲。

MySQL5.7 默認的行記錄格式是 Dynamic 。

2. Redundant

Redundant是 MySQL5.0 版本之前 InnoDB 的行記錄存儲方式。

Redundant 行記錄格式的首部是一個字段長度偏移列表，同樣是按照列的順序逆序放置的。該條記錄中所有列（包括隐藏列、NULL值列）的長度信息都按照逆序存儲到字段長度偏移列表。

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