200_mysql_innodb_1_ Row_Format _page_聚簇_二级索引

前言；

1 Innodb 核心特性

MVCC ： 多版本并发控制

聚簇索引 ： 用来组织存储数据和优化查询

支持事务 ： 数据最终一致提供保证

支持行级锁 ： 并发控制, 保障 写 – 写之间的控制，保障一致性

外键 ： 多表之间的数据一致一致性 多缓冲区支持

自适应Hash索引： AHI 复制中支持高级特性。

备份恢复： 支持热备。

自动故障恢复：CR Crash Recovery

双写机制 ： DWB Double Write Buffer

2 查询版本

#客户端版本 Mysql -V #server 版本 select @@version; engine 版本： SELECT * FROM information_schema.plugins; SELECT @@innodb_version;

一 宏观结构

8.0 以前 InnoDB表： ibd数据和索引;  frm :存私有的数据字典信息;  ibdataN:系统的数据字典信息

8.0 之后只有ibd数据和索引+ 冗余的SDI私有数据字典信息 （对DDL有好处） SDI(每个表的表空间自行管理json格式的私有数据字 典信息，用来替换frm的。)

mysql.ibd ---> 整个系统的数据字典，不再放在ibdata1

二 微观物理结构

2.1 innodb记录存储结构

Innodb数据页16KB (show variables like "innodb_page_size";  #16384 16KB) 一次至少从磁盘读取16KB到内存，一次最少刷新16KB内容到磁盘

2.2 Innodb 行格式 Row_Format (Redundant Compact Dynamic Compressed)

show variables like "%Row_Format%" # innodb_default_row_format dynamic create table xxx() ROW_FORMAT=DYNAMIC

2.3 行格式的机构

1 记录额外的信息 （132字节）

变长字段长度信息:  列表形式 存储所有可变长度字段(varchar TEXT)的真实数据(非NULL)占用的字节数 (逆序存放)

NULL值列表： 二进制表示 1为null，0位非null （先判断表约束，然后根据实际情况 逆序存放 最终转成16进制）

记录头信息：5个字节（40个二进制位）组成 描述该记录的属性

名称

大小(bit)

没有使用

没有使用

标记该记录是否被删除,0 表示未删除,1表示删除，

B+树的每层非叶子节点中的最小记录都会添加该标记 (只有目录项_非叶子节点存储此信息 1 表示，其它是0)

表示当前记录拥有的记录组数 带头大哥的组数为实际组数，小弟为0

表示当前记录在记录堆的位置信息 (user records中heap一条条亲密无间排列的结构,每条记录在heap中的位置heap_no)

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(目录项)记录，2表示Infimum最小记录，3表示Supermum最大记录

表示下一条记录的相对位置

备注：

记录可以比大小，比的是主键

无论插入多少条记录，最小是Infimum (5字节记录头+8字节固定单词), 最大是Supremum

Next record 当前记录到下一条记录的真实距离（理解为偏移量/指针 正数代表在下一条记录后面，负数代表前面， -111代表向前找111个字节）

无论对数据的增删改，innodb始终维护一个单项链表(链表各个节点由主键从小到大顺序链接)

页面前面的记录heap_no小，后面大，从2开始， 0-Infimum;1-Supremum最靠前

2 真实记录数据

Row_id 6字节 ，行ID 唯一表示一条记录  非刚需，无主键情况下生成（无显示定义，可以选not null & UNIQUE的键）

Trx_id 6 字节     事物ID 刚需

Roll_pointer 7字节 回滚指针

溢出列

某列超出数据页范围 需在其他页面存储，其它页面即为溢出列（COMPACT&REDUNDANT格式 会存储真实记录的 768字节，再拿20字节存储其它位置的指针等信息）

溢出页临界点（MySQL中规定，一个也至少存两行记录 每行记录真实数据的属性信息27字节） 132+2（27+n）< 16384 , n <8099 情况下不会有溢出列

DYNAMIC格式不会单独记录真实数据的前768个字节，仅拿20字节存储溢出页/列的位置

三 Innodb数据页结构

InnoDB存放不同数据页设计不同类型的页, 例如 index 页 Change buffer页，Inode页，undo页， 通用结构如下

3.1 Page Directory

Select * from xxx where id = xxx不会从infimum开始遍历，innodb会设计一种 类似书的目录结构，

将正常记录分成几组（包括infimum & supremum）

每组最后一条也是最大记录是带头大哥，其余数据属于这位大哥（n_owned=0）

带头大哥在页面中的偏移量（实际位置到第0个字节距离）取出，放在整改页的尾部（page directory） 这些偏移量成为槽 slot（每个slot2字节,相邻分布,越小越接近File Trailer）

Infimum所在组只能有1条记录，supremum所在组 1-8条， 剩下正常组 4-8条

3.2  PageHeader 记录数据页中的状态信息 例如 Free space 偏移量，slot个数等

3.3 File header (文件头部信息 记录数据页记录的各种状态)

当MySQL版本小于MySQL-4.0.14，该值代表该页所在表空间ID ，之后该值代表页的checksum值（一种新的checksum值）。

页号 (单独页号类似身份证)

上一个页号  双向链表

下一个页号 B+Tree特性决定了叶子节点必须是双向列表

页面最后被修改后修改时候的LSN（Log Sequence Number）

该值仅在系统表空间的第一页中定义，代表文件至少被更新到了该LSN值

该值代表页属于哪个表空间

数据页类型

类型名称

十六进制

描述

FIL_PAGE_TYPE_ALLOCATED

0x0000

最新分配，还没使用

FIL_PAGE_UNDO_LOG

0x0002

Undo 日志页

FIL_PAGE_INODE

0x0003

存储断的信息

FIL_PAGE_IBUF_FREE_LIST

0x0004

Change Buffer空闲列表

FIL_PAGE_IBUF_BITMAP

0x0005

Change Buffer 的一些属性

FIL_PAGE_TYPE_SYS

0x0006

存储一些系统数据

FIL_PAGE_TYPE_TRX_SYS

0x0007

事务系统数据

FIL_PAGE_TYPE_FSP_HDR

0x0008

表空间头部信息

FIL_PAGE_TYPE_XDES

0x0009

扩存储区的一些属性

FIL_PAGE_TYPE_BLOB

0x000A

溢出页

FIL_PAGE_INDEX

0x45BF

索引页，也就是数据页

3.4 File Trailer (文件尾部) 为了检测页是否已经完整地写入磁盘(如可能发生的写入过程中磁盘损坏、机器关机等)

8个字节组成  分成2部分

前四个字节 代表也的校验和 通File Header中的校验和对应

后四个字节 代表页面被最后修改时 对应的LSN的后四个字节 同FILE_PAGE_LSN后四个字节相同

四 Innodb存储引擎索引_B+树索引

表在插入过程中，分配的数据页不一定是连续的，由于主键索引从小到大排序，所以会有页的分裂产生，为了快速查找，制作目录（非叶子节点）

页的用户记录中最小的主键值 作为key

页号 用page_no 表示

B+ 树的根节点自创建日后不再移动

聚簇索引 主键的大小作为页和记录的排序规则, 叶子节点记录包含表中所有列

二级索引（辅助索引） 索引列（字段）的大小作为页和记录排序规则, 叶子节点存储的是索引列和主键

MyISAM 存储引擎的数据和索引分开存储, 索引均为二级索引，叶子节点存储的是列+行号

4.1 聚簇索引 使用主键的大小作为页和记录的排序规则

页(包括叶子节点和内节点) 内的记录安装主键大小排序 –> 单向链表

各存放用户记录的页节点也根据用户记录的主键大小排序 –> 双向链表

存放目录项的页 层级不同，同层级中页也是根据目录项的主键大小排序 –>双向链表

B+树的叶子节点存储完整用户记录包括隐藏列

4.2 二级索引 单独一颗B+数 叶子节点存储列和主键ID以及页号

如果联合索引a1 a2 a3 会先按a1排序，a1相同a2排序，a2相同a3排序, 再对应主键(顺序打乱,随机IO)

创建索引

alter table t1 add index idx_k2(k2);

alter table t1 add index idx_k1_2(k1,k2);

alter table city add index idx_n(name(5));  # 前置索引

alter table city drop index idx_n

MySQL 数据结构

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