文章目录
- 1.磁盘or内存
- 1.1 磁盘
- 1.2 内存
- 2.数据页
- 3.用户记录
- 3.1 额外信息
- 3.1.1 变长字段
- 3.1.2 null值列表
- 3.1.3 记录头信息
- 3.2 隐藏列
- 3.3 真正数据列
- 3.4 用户记录是如何相连的
- 4.最大和最小记录
- 5.页目录
- 6.文件头部和尾部
- 6.1 文件头部
- 6.2 文件尾部
- 7.页头部
- 8.总结
innodb底层是如何存储数据的
1.磁盘or内存
1.1 磁盘
数据对系统来说是非常重要的东西，比如：用户的身份证、手机号、银行号、会员过期时间、积分等等。一旦丢失，会对用户造成很大的影响。
把数据存在磁盘上。
但是IO请求是比较耗时的操作，如果频繁的进行IO请求势必会影响数据库的性能。
1.2 内存
内存可以存储一些用户数据，但无法存储所有的用户数据，因为如果数据量太大了，它可能还是存不下。
2.数据页
写操作时，先将数据写到内存的某个批次中，然后再将该批次的数据一次性刷到磁盘上。如下图所示：
读操作时，从磁盘上一次读一批数据，然后加载到内存当中，以后就在内存中操作。如下图所示：
数据页主要是用来存储表中记录的，它在磁盘中是用双向链表相连的，方便查找，能够非常快速得从一个数据页，定位到另一个数据页。
一个表在磁盘中可能存放在多个数据页当中。
数据页默认的大小是16kb。innodb_page_size，来重新设置大小。不过，一般情况下，用它的默认值就够了。
数据页:
文件头部
页头部
最大和最小记录
用户记录
空闲空间
页目录
文件尾部
3.用户记录
用户记录是innodb的重中之重，我们平时保存到数据库中的数据，就存储在它里面。
其实在innodb支持的数据行格式有四种：
compact行格式
redundant行格式
dynamic行格式
compressed行格式
compact:
一条用户记录主要包含三部分内容：
- 记录额外信息，它包含了变长字段、null值列表和记录头信息。
- 隐藏列，它包含了行id、事务id和回滚点。
- 真正的数据列，包含真正的用户数据，可以有很多列。
3.1 额外信息
额外信息并非真正的用户数据，它是为了辅助存数据用的。
3.1.1 变长字段
有些数据如果直接存会有问题，比如：如果某个字段是varchar或text类型，它的长度不固定，可以根据存入数据的长度不同，而随之变化。
如果不在一个地方记录数据真正的长度，innodb很可能不知道要分配多少空间。假如都按某个固定长度分配空间，但实际数据又没占多少空间，岂不是会浪费？
所以，需要在变长字段中记录某个变长字段占用的字节数，方便按需分配空间
3.1.2 null值列表
数据库中有些字段的值允许为null，如果把每个字段的null值，都保存到用户记录中，显然有些浪费存储空间。
有没有办法只简单的标记一下，不存储实际的null值呢？
答案：将为null的字段保存到null值列表。
在列表中用二进制的值1，表示该字段允许为null，用0表示不允许为null。它只占用了1位，就能表示某个字符是否为null，确实可以节省很多存储空间。
3.1.3 记录头信息
deleted_flag：即删除标记，用于标记该记录是否被删除了。
min_rec_flag：即最小目录标记，它是非叶子节点中的最小目录标记。
n_owned：即拥有的记录数，记录该组索引记录的条数。
heap_no：即堆上的位置，它表示当前记录在堆上的位置。
record_type：即记录类型，其中：0表示普通记录，1表示非叶子节点，2表示Infrimum记录， 3表示Supremum记录。
next_record：即下一条记录的位置。
3.2 隐藏列
db_row_id，即行id，它是一条记录的唯一标识。
db_trx_id，即事务id，它是事务的唯一标识。
db_roll_ptr，即回滚点，它用于事务回滚。连接undolog的
如果表中有主键，则用主键做行id，无需额外创建。如果表中没有主键，假如有不为null的unique唯一键，则用它做为行id，同样无需额外创建。
如果表中既没有主键，又没有唯一键，则数据库会自动创建行id。
也就是说在innodb中，隐藏列中事务id和回滚点是一定会被创建的，但行id要根据实际情况决定。
3.3 真正数据列
真正的数据列中存储了用户的真实数据，它可以包含很多列的数据。这个比较简单，没有什么好多说的。
3.4 用户记录是如何相连的
undolog
表头为最新的数据,表尾为最旧的数据
4.最大和最小记录
如果才能快速找到最大的记录和最小的记录呢
最大记录保存到Supremum记录中。
最小记录保存在Infimum记录中
所以表头为最大的记录,表尾为最小记录
5.页目录
页目录,说白了就是把一页用户记录分为若干组，每一组的最大记录都保存到一个地方，这个地方就是页目录。每一组的最大记录叫做槽。
假设一页的数据分为4组，这样在页目录中，就对应了4个槽，每个槽中都保存了该组数据的最大值。
这样就能通过二分查找，比较槽中的记录跟需要找到的记录的大小。如果用户需要查找的记录，小于当前槽中的记录，则向上查找上一个槽。如果用户需要查找的记录，大于当前槽中的记录，则向下查找下一个槽。
6.文件头部和尾部
6.1 文件头部
通过前面介绍的行记录中下一条记录的位置和页目录，innodb能非常快速的定位某一条记录。但有个前提条件，就是用户记录必须在同一个数据页当中。
这时就需要使用文件头部了。
- 页号
- 上一页页号
- 下一页页号
- 页类型
不同的数据页之间，通过上一页页号和下一页页号构成了双向链表。这样就能从前向后，一页页查找所有的数据了。
此外，页类型也是一个非常重要的字段，它包含了多种类型，其中比较出名的有：数据页、索引页（目录项页）、溢出页、undo日志页等。
6.2 文件尾部
数据库的数据是以数据页为单位，加载到内存中，如果数据有更新的话，需要刷新到磁盘上。
如果某一天比较倒霉，程序在刷新到磁盘的过程中，出现了异常，比如：进程被kill掉了，或者服务器被重启了。
这时候数据可能只刷新了一部分，如何判断上次刷盘的数据是完整的呢
文件尾部有校验和,在数据刷新到磁盘之前,都会计算一个校验和,后面如果数据更新的话,会计算一个新值。文件头部也会记录这个校验和,由于头部在前面,会被刷新到磁盘上。
然后,刷新用户记录到磁盘的时候,假设刷新了一部分,出现异常了,这个时候文件尾部的校验和,还是一个旧值,数据库会去校验文件尾部的校验和,不等于文件头部新生成的校验和,那么就代表数据是不完整的。
7.页头部
页头部记录了状态信息。
比如一页数据保存多少记录,页目录有多少个slot。
不过为了性能,这些信息都保存在页头部。
页头部记录的信息:
1.已删除记录所占的字节数
2.最后插入记录的位置
3.最大事务id
4.索引id
5.索引层级