在InnoDB存儲(chǔ)引擎的索引里，存在一些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的概念，這一節(jié)先了解一下InnodDB的邏輯存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，為索引的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

從InnoDB存儲(chǔ)引擎的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)看，所有數(shù)據(jù)都被邏輯地放在一個(gè)空間中，稱之為表空間（tablespace）、區(qū)（extent）、頁(yè)（page）組成，頁(yè)在一些文檔中也被稱之為塊（block）。

1、InnoDB邏輯存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

InnoDB存儲(chǔ)引擎的邏輯存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)大致如圖：

MySQL高級(jí)進(jìn)階：關(guān)于InnoDB存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，一文深入分析講解

這張圖更清晰地展示了這些空間的包含關(guān)系：

1.1、表空間（Tablespace）

表空間可以看做InnoDB邏輯結(jié)構(gòu)的最高層，所有的數(shù)據(jù)都放在表空間中。

在默認(rèn)情況下，InnoDB存儲(chǔ)引擎都有一個(gè)共享表空間ibdata1，即所有數(shù)據(jù)都存放在這個(gè)表空間內(nèi)。如果用戶啟用了參數(shù)innodb_file_per_table，則每張表內(nèi)的數(shù)據(jù)可以單獨(dú)放到一個(gè)表空間內(nèi)。

如果啟用了innodb_file_per_table參數(shù)，也需要注意，每張表的表空間存放的只是數(shù)據(jù)、索引和插入緩沖Bitmap頁(yè)，其它類的數(shù)據(jù)，如回滾（undo）信息，插入緩沖索引頁(yè)、系統(tǒng)事務(wù)信息，二次寫緩沖等還是存放在原來(lái)的共享表空間內(nèi)。

1.2、段（Segment）

表空間是由各個(gè)段組成的，常見(jiàn)的段有數(shù)據(jù)段、索引段、回滾段等。

InnoDB存儲(chǔ)引擎表是索引組織（index organized）的，因此數(shù)據(jù)即索引，索引即數(shù)據(jù)。那么數(shù)據(jù)段即為B+樹的葉子節(jié)點(diǎn)（Leaf node segment），索引段即為B+樹的非索引節(jié)點(diǎn)（Non-leaf node segment），這些內(nèi)容在后面的索引學(xué)習(xí)里會(huì)詳細(xì)介紹。

1.3、區(qū)（extend）

區(qū)是由連續(xù)頁(yè)組成的空間，在任何情況下每個(gè)區(qū)的大小都為1MB。為了保證區(qū)中頁(yè)的連續(xù)性，InonoDB存儲(chǔ)引擎一次從磁盤申請(qǐng)4-5個(gè)區(qū)。在默認(rèn)情況下，InnoDB存儲(chǔ)引擎的頁(yè)的大小為16KB，即一個(gè)區(qū)中應(yīng)有64個(gè)連續(xù)的頁(yè)。

InnoDB1.0.x版本開始引入壓縮頁(yè)，每個(gè)頁(yè)的大小可以通過(guò)參數(shù)KEY_BLOCK_SIZE設(shè)置為2K、4K、8K，因此每個(gè)區(qū)對(duì)應(yīng)的頁(yè)尾512、256、128.

InnoDB1.2.x版本新增了參數(shù)innodb_page_size，通過(guò)該參數(shù)可以將默認(rèn)頁(yè)的大小設(shè)置為4K、8K，但是頁(yè)中的數(shù)據(jù)不是壓縮的。

但是有時(shí)候?yàn)榱斯?jié)約磁盤容量的開銷，創(chuàng)建表默認(rèn)大小是96KB，區(qū)中是64個(gè)連續(xù)的頁(yè)。（對(duì)于一些小表）

1.4、頁(yè)（page）

頁(yè)是InnoDB存儲(chǔ)引擎磁盤管理的最小單位，每個(gè)頁(yè)默認(rèn)16KB；InnoDB存儲(chǔ)引擎從1.2.x版本開始，可以通過(guò)參數(shù)innodb_page_size將頁(yè)的大小設(shè)置為4K、8K、16K。

若設(shè)置完成，則所有表中頁(yè)的大小都為innodb_page_size，不可以再次對(duì)其進(jìn)行修改，除非通過(guò)MySQLdump導(dǎo)入和導(dǎo)出操作來(lái)產(chǎn)生新的庫(kù)。

innoDB存儲(chǔ)引擎中，常見(jiàn)的頁(yè)類型有：

數(shù)據(jù)頁(yè)（B-tree Node)
undo頁(yè)（undo Log Page）
系統(tǒng)頁(yè) （System Page）
事務(wù)數(shù)據(jù)頁(yè) （Transaction System Page）
插入緩沖位圖頁(yè)（Insert Buffer Bitmap）
插入緩沖空閑列表頁(yè)（Insert Buffer Free List）
未壓縮的二進(jìn)制大對(duì)象頁(yè)（Uncompressed BLOB Page）
壓縮的二進(jìn)制大對(duì)象頁(yè) （compressed BLOB Page）

1.5、行（row）

InnoDB存儲(chǔ)引擎是面向行的（row-oriented)，也就是說(shuō)數(shù)據(jù)是按行進(jìn)行存放的，每個(gè)頁(yè)存放的行記錄也是有硬性定義的，最多允許存放16KB/2-200，即7992行記錄。

2、InnoDB 行記錄格式

InnoDB 存儲(chǔ)引擎和大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)一樣（如 Oracle 和 Microsoft SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)），記錄是以行的形式存儲(chǔ)的。這意味著頁(yè)中保存著表中一行行的數(shù)據(jù)。在 InnoDB 1.0x 版本之前，InnoDB 存儲(chǔ)引擎提供了 Compact 和 Redundant 兩種格式來(lái)存放行記錄數(shù)據(jù)，這也是目前使用最多的一種格式。

2.1、Compact 行記錄格式

Compact 行記錄是在 MySQL 5.0 中引人的，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是髙效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),一個(gè)頁(yè)中存放的行數(shù)據(jù)越多，其性能就越髙。

下圖顯示了 Compact 行記錄的存儲(chǔ)方式：

Compact 行記錄格式的首部是一個(gè)非 NULL 變長(zhǎng)字段長(zhǎng)度列表，并且其是按照列的順序逆序放置的，其長(zhǎng)度為：

若列的長(zhǎng)度小于 255 字節(jié)，用 1 字節(jié)表示；
若大于 255 個(gè)字節(jié)，用2 字節(jié)表示。

變長(zhǎng)字段的長(zhǎng)度最大不可以超過(guò) 2 字節(jié)，這是因在 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)中 VARCHAR 類型的最大長(zhǎng)度限制為 65535。變長(zhǎng)字段之后的第二個(gè)部分是 NULL 標(biāo)志位，該位指示了該行數(shù)據(jù)中是否有 NULL 值，有則用 1 表示。

接下來(lái)的部分是記錄頭信息（record header)，固定占用5 字節(jié)（40 位)。每位含義見(jiàn)表：

最后的部分就是實(shí)際存儲(chǔ)每個(gè)列的數(shù)據(jù)。

需要特別注意的是，NULL 不占該部分任何空間，即 NULL 除了占有 NULL 標(biāo)志位，實(shí)際存儲(chǔ)不占有任何空間。另外有一點(diǎn)需要注意的是，每行數(shù)據(jù)除了用戶定義的列外，還有兩個(gè)隱藏列，事務(wù) 1D 列和回滾指針列,分別為 6 字節(jié)和 7 字節(jié)的大小。若 InnoDB 表沒(méi)有定義主鍵，每行還會(huì)增加一個(gè) 6 字節(jié)的 rowid 列。

Redundant 是 MySQL 5 . 0 版本之前 InnoDB 的行記錄存儲(chǔ) 方式，這里就不展開。

2.2、行溢出數(shù)據(jù)

InnoDB 存儲(chǔ)引擎可以將一條記錄中的某些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在真正的數(shù)據(jù)頁(yè)之外。因?yàn)橐话銛?shù)據(jù)頁(yè)默認(rèn)大小為16KB，假如一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)存儲(chǔ)不了插入的數(shù)據(jù)，這時(shí)肯定就會(huì)發(fā)生行溢出。

一般認(rèn)為 BLOB、LOB 這類的大對(duì)象列類型的存儲(chǔ)會(huì)把數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)頁(yè)之外。但是，BLOB 也可以不將數(shù)據(jù)放在溢出頁(yè)面，而且即便是 VARCHAR 列數(shù)據(jù)類型，依然有可能被存放為行溢出數(shù)據(jù)。

3、InnoDB 數(shù)據(jù)頁(yè)結(jié)構(gòu)

頁(yè)是 InnoDB 存儲(chǔ)引擎管理數(shù)據(jù)庫(kù)最小磁盤單位。頁(yè)類型為 B-tree Node 的頁(yè)存放的即是表中行的實(shí)際數(shù)據(jù)了。

InnoDB 數(shù)據(jù)頁(yè)由以下 7 個(gè)部分組成:

File Header (文件頭）
Page Header (頁(yè)頭）
Infimun 和 Supremum Records
User Records (用戶記錄，即行記錄）
Free Space (空閑空間）
Page Directory (頁(yè)目錄）
File Trailer (文件結(jié)尾信息）

其中 File Header、Page Header、File Trailer的大小是固定的, 分別為 38、56、8 字節(jié)，這些空間用來(lái)標(biāo)記該頁(yè)的一些信息，如 Checksum, 數(shù)據(jù)頁(yè)所在 B+ 樹索引的層數(shù)等。User Records、Free Space、Page Directory 這些部分為實(shí)際的行記錄存儲(chǔ)空間，因此大小是動(dòng)態(tài)的。