mysql中資料頁的相關概念

​

概念

在 InnoDB 存儲引擎中，所有的資料都被邏輯地存放在表空間中，表空間（tablespace）是存儲引擎中最高的存儲邏輯機關，在表空間的下面又包括段（segment）、區（extent）、頁（page），他們之間的關系如下：

資料頁

頁是mysql中磁盤和記憶體交換的基本機關，也是mysql管理存儲空間的基本機關。

同一個資料庫執行個體的所有表空間都有相同的頁大小；預設情況下，表空間中的頁大小都為 16KB，當然也可以通過改變 innodb_page_size 選項對預設大小進行修改，需要注意的是不同的頁大小最終也會導緻區大小的不同。

一次最少從磁盤讀取16KB内容到記憶體中，一次最少把記憶體中16KB内容重新整理到磁盤中，當然了單頁讀取代價也是蠻高的，一般都會進行預讀

名稱	中文名	占用空間大小	簡單描述
​ ​File Header​ ​	檔案頭部	38位元組	頁的一些通用資訊
​ ​Page Header​ ​	頁面頭部	56位元組	資料頁專有的一些資訊
​ ​Infimum​ ​​ + ​ ​Supremum​ ​	最小記錄和最大記錄	26位元組	兩個虛拟的行記錄
​ ​User Records​ ​	使用者記錄	不确定	實際存儲的行記錄内容
​ ​Free Space​ ​	空閑空間	不确定	頁中尚未使用的空間
​ ​Page Directory​ ​	頁面目錄	不确定	頁中的某些記錄的相對位置
​ ​File Trailer​ ​	檔案尾部	8位元組	校驗頁是否完整

Infimum + Supremum

• 這個值位于整個頁面的第三部分
• 分别是最小記錄和最大記錄，屬于MySQL為每個頁添加的​

  ​虛拟記錄​

  ​
• 由五個位元組的​

  ​記錄頭​

  ​ 和 八個位元組的 值(分别是單詞​

  ​Infimum​

  ​和​

  ​Supremum​

  ​)組成
• 最小記錄的記錄頭中​

  ​heap_no​

  ​為0
• 最大記錄的記錄頭中​

  ​heap_no​

  ​為1
• 也就是說正式記錄中的​

  ​heap_no​

  ​屬性從2開始
• 最小記錄的record_type 是2
• 最大記錄的record_type 是3
• 最小記錄是頁中單連結清單的頭結點
• 最大記錄是頁中單連結清單的尾結點

​

​Page Directory​

​

• 這個頁目錄裡面存的是一個一個的槽(​

  ​slot​

  ​)
• 每個槽指向組内最大記錄的位址偏移量(我了解為頁内偏移量)
• 這個資料結構是數組，按主鍵值從小到大排列
• 這種結構注定了查詢最快的方式是二分法，時間複雜度O(lgN)
• ​

  ​頁分裂​

  ​(前面說過) 時會增加一個槽

​

​User Records​

​​ 和 ​

​Free Space​

​

• 完全空閑的頁是沒有 ​

  ​User Records​

  ​部分的
• 插入資料時，從​

  ​Free Space​

  ​配置設定空間給​

  ​User Records​

  ​，直到​

  ​Free Space​

  ​沒有空間或空間不夠配置設定新的記錄，這時需要申請新的頁

​

​Page Header​

​

名稱	占用空間大小	描述
​ ​PAGE_N_DIR_SLOTS​ ​	2位元組	在頁目錄中的槽數量
​ ​PAGE_HEAP_TOP​ ​	2位元組	還未使用的空間最小位址，也就是說從該位址之後就是Free Space
​ ​PAGE_N_HEAP​ ​	2位元組	本頁中的記錄的數量（包括最小和最大記錄以及标記為删除的記錄）
​ ​PAGE_FREE​ ​	2位元組	第一個已經标記為删除的記錄位址（各個已删除的記錄通過next_record也會組成一個單連結清單，這個單連結清單中的記錄可以被重新利用）
​ ​PAGE_GARBAGE​ ​	2位元組	已删除記錄占用的位元組數
​ ​PAGE_LAST_INSERT​ ​	2位元組	最後插入記錄的位置
​ ​PAGE_DIRECTION​ ​	2位元組	記錄插入的方向
​ ​PAGE_N_DIRECTION​ ​	2位元組	一個方向連續插入的記錄數量
​ ​PAGE_N_RECS​ ​	2位元組	該頁中記錄的數量（不包括最小和最大記錄以及被标記為删除的記錄）
​ ​PAGE_MAX_TRX_ID​ ​	8位元組	修改目前頁的最大事務ID，該值僅在二級索引中定義
​ ​PAGE_LEVEL​ ​	2位元組	目前頁在B+樹中所處的層級
​ ​PAGE_INDEX_ID​ ​	8位元組	索引ID，表示目前頁屬于哪個索引
​ ​PAGE_BTR_SEG_LEAF​ ​	10位元組	B+樹葉子段的頭部資訊，僅在B+樹的Root頁定義
​ ​PAGE_BTR_SEG_TOP​ ​	10位元組	B+樹非葉子段的頭部資訊，僅在B+樹的Root頁定義

1.​

​PAGE_GARBAGE​

​

• 在頁面空間不夠時，會嘗試将所需空間與這個值比較，如果夠，那麼将記錄移到臨時表中，再重新插回來（記錄逐條新增是不會産生碎片空間的），但很明顯，這很耗性能

1. ​

   ​PAGE_BTR_SEG_LEAF​

   ​​ 和 ​

   ​PAGE_BTR_SEG_TOP​

   ​

• 後面會說到段的概念，一個索引會有兩個段，一個葉子節點段，一個非葉子節點段，這兩個屬性分别代表一個 ​

  ​Segment Header​

  ​，代表了哪個表空間哪個頁面的哪個​

  ​INODE Entry​

  ​ (表空間号 + 頁面号 + 偏移量值)

​

​File Header​

​

名稱	占用空間大小	描述
​ ​FIL_PAGE_SPACE_OR_CHKSUM​ ​	4位元組	頁的校驗和（checksum值）
​ ​FIL_PAGE_OFFSET​ ​	4位元組	頁号
​ ​FIL_PAGE_PREV​ ​	4位元組	上一個頁的頁号
​ ​FIL_PAGE_NEXT​ ​	4位元組	下一個頁的頁号
​ ​FIL_PAGE_LSN​ ​	8位元組	頁面被最後修改時對應的日志序列位置（英文名是：Log Sequence Number）
​ ​FIL_PAGE_TYPE​ ​	2位元組	該頁的類型
​ ​FIL_PAGE_FILE_FLUSH_LSN​ ​	8位元組	僅在系統表空間的一個頁中定義，代表檔案至少被重新整理到了對應的LSN值
​ ​FIL_PAGE_ARCH_LOG_NO_OR_SPACE_ID​ ​	4位元組	頁屬于哪個表空間

這個屬性裡面的值就說三個:

• ​

  ​FIL_PAGE_OFFSET​

  ​

1. 每個表空間的頁号唯一，四個位元組足夠用了

• ​

  ​FIL_PAGE_PREV​

  ​​ 和 ​

  ​FIL_PAGE_NEXT​

  ​

1. 上一頁和下一頁，诶喲，這不是雙向連結清單啊，那所有的頁加起來組成了一個雙向連結清單哇，好玩吧~

• ​

  ​FIL_PAGE_TYPE​

  ​

類型名稱	十六進制	描述
​ ​FIL_PAGE_TYPE_ALLOCATED​ ​	0x0000	最新配置設定，還沒使用
​ ​FIL_PAGE_UNDO_LOG​ ​	0x0002	Undo日志頁
​ ​FIL_PAGE_INODE​ ​	0x0003	段資訊節點
​ ​FIL_PAGE_IBUF_FREE_LIST​ ​	0x0004	Insert Buffer空閑清單
​ ​FIL_PAGE_IBUF_BITMAP​ ​	0x0005	Insert Buffer位圖
​ ​FIL_PAGE_TYPE_SYS​ ​	0x0006	系統頁
​ ​FIL_PAGE_TYPE_TRX_SYS​ ​	0x0007	事務系統資料
​ ​FIL_PAGE_TYPE_FSP_HDR​ ​	0x0008	表空間頭部資訊
​ ​FIL_PAGE_TYPE_XDES​ ​	0x0009	擴充描述頁
​ ​FIL_PAGE_TYPE_BLOB​ ​	0x000A	BLOB頁
​ ​FIL_PAGE_INDEX​ ​	0x45BF

• 假設一條查詢語句定位到了這個頁面
• 先将條件中的列(加深為​

  ​col​

  ​)與值(假設為​

  ​x​

  ​)拎出來，二分法定位在哪個組。

1. 假設10個槽，(0 + 9)/2 = 4, 将第四個槽的條件列的值拿出來跟​

   ​x​

   ​比較，如果​

   ​x​

   ​大，那就從5~9的槽中繼續二分找；如果​

   ​x​

   ​小, 那就從0~4的槽中繼續二分;
2. 直到前後兩個槽相差為1，那記錄就在那個大的槽裡面，又每個槽其實存的是組内最大記錄，那前一個槽對應記錄的下一個節點就是目标槽對應組中的最小值，順着單連結清單往後一個一個比就完事了，每組最多八條記錄，這速度還是很快的。