文章目录

• 一、InnoDB 数据页存储结构
• • 1. File Header
  • 2. Page Header
  • 3. Infimun Records 和 SuPRemum Records
  • 4. User Records
  • 5. Free Space
  • 6. Page Directory
  • 7. File Trailer

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一、InnoDB 数据页存储结构

innodb 存储引擎数据页结构如图所示：

InnoDB 数据页由 7 个部分组成：

• File Header ：文件头
• Page Header：页头
• Infimun 和 Supremum Records
• User Records：用户记录，即行记录
• Free Space：空闲空间
• Page Directory：页目录
• File Trailer：文件结尾信息

1. File Header

File Header用来记录页的一些头信息，共占用 38 个字节，具体记录了哪些信息如下表所示：

名称	大小	说明
FIL_PAGE_SPACE_OR_CHKSUM	4	MySQL 版本 4. 0 之前该值为 0，版本 4.0 之后该值代表页的 checksum 值
FIL_PAGE_OFFSET	4	表空间中页的偏移量，表示当前页在所有页中的偏移量，例如（10,1）表示查找表空间 ID 为 10 的第二个页
FIL_PAGE_Prev	4	当前页的上一个页，B+ 树的叶子节点之间链接形成双向链表
FIL_PAGE_NEXT	4	当前页的下一个页，B+ 树的叶子节点之间链接形成双向链表
FIL_PAGE_LSN	8	代表当前页最后被修改的日志序列位置
FIL_PAGE_TYPE	2	InnoDB 存储引擎页的类型
FIL_PAGE_FILE_FLUSH_LSN	8	该值仅仅在 系统表空间 的一个页中定义，对于独立表空间该值为0，含义是文件至少被更新到了该 LSN 值
FIL_PAGE_Arch_LOG_NO_OR_SPACE_ID	4	MySQL 版本 4.1 之后，该值表示页属于哪个表空间

• FIL_PAGE_TYPE的取值和含义如下表所示：

/** File page types (values of FIL_PAGE_TYPE) @{ */
#define FIL_PAGE_INDEX		17855	/*!< B-tree node */
#define FIL_PAGE_RTREE		17854	/*!< B-tree node */
#define FIL_PAGE_UNDO_LOG	2	/*!< Undo log page */
#define FIL_PAGE_INODE		3	/*!< Index node */
#define FIL_PAGE_IBUF_FREE_LIST	4	/*!< Insert buffer free list */
/* File page types introduced in MySQL/InnoDB 5.1.7 */
#define FIL_PAGE_TYPE_ALLOCATED	0	/*!< Freshly allocated page */
#define FIL_PAGE_IBUF_BITMAP	5	/*!< Insert buffer bitmap */
#define FIL_PAGE_TYPE_Sys	6	/*!< System page */
#define FIL_PAGE_TYPE_TRX_SYS	7	/*!< Transaction system data */
#define FIL_PAGE_TYPE_FSP_HDR	8	/*!< File space header */
#define FIL_PAGE_TYPE_XDES	9	/*!< Extent descriptor page */
#define FIL_PAGE_TYPE_BLOB	10	/*!< UncomPressed BLOB page */
#define FIL_PAGE_TYPE_ZBLOB	11	/*!< First compressed BLOB page */
#define FIL_PAGE_TYPE_ZBLOB2	12	/*!< Subsequent compressed BLOB page */
#define FIL_PAGE_TYPE_UNKNOWN	13	/*!< In old tablespaces, garbage in FIL_PAGE_TYPE is replaced with this value when flushing pages. */
#define FIL_PAGE_COMPRESSED	14	/*!< Compressed page */
#define FIL_PAGE_ENCRYPTED	15	/*!< Encrypted page */
#define FIL_PAGE_COMPRESSED_AND_ENCRYPTED 16/*!< Compressed and Encrypted page */
#define FIL_PAGE_ENCRYPTED_RTREE 17	/*!< Encrypted R-tree page */

常量名称	十六进制	含义
FIL_PAGE_INDEX	0x45BF	B+ 数叶子节点（数据节点）
FIL_PAGE_UNDO_LOG	0x0002	undo log 页
FIL_PAGE_INODE	0x0003	索引节点
FIL_PAGE_IBUF_FREE_LIST	0x0004	insert buffer 空闲列表页
FIL_PAGE_TYPE_ALLOCATED	0x0000	最新分配还未使用的页
FIL_PAGE_IBUF_BITMAP	0x0005	insert buffer 位图页
FIL_PAGE_TYPE_SYS	0x0006	系统页
FIL_PAGE_TYPE_TRX_SYS	0x0007	事务系统数据页
FIL_PAGE_TYPE_FSP_HDR	0x0008	File Space Header 页
FIL_PAGE_TYPE_XDES	0x0009	扩展描述页
FIL_PAGE_TYPE_BLOB	0x000A	BLOB 页

2. Page Header

Page Header 用来记录数据页的状态信息，共占用 56 字节，具体信息如下表所示：

名称	大小（字节）	说明
PAGE_N_DIR_SLOTS	2	表示页目录（Page Directory）中的槽（Slot）数量
PAGE_HEAP_TOP	2	记录在页中是以堆的形式存放的，该值存放的是指向第一个记录的指针
PAGE_N_HEAP	2	堆中的记录数，一共占用 2 个字节
PAGE_FREE	2	指向可重用空间的首指针
PAGE_GARBAGE	2	行记录中 delete flag 为 1 的总字节数，即被删除的记录的大小总和
PAGE_LAST_INSERT	2	最后插入记录的位置
PAGE_DIRECTION	2	最后插入的方向
PAGE_N_DIRECTION	2	一个方向连续插入记录的数量
PAGE_N_RECS	2	该页中记录的数量
PAGE_MAX_TRX_ID	8	修改当前页的最大事务ID，注意该值仅在 Secondary Index 中定义
PAGE_LEVEL	2	当前页在索引树中的位置，0x00表示叶节点
PAGE_INDEX_ID	8	索引ID，表示当前页属于哪个索引
PAGE_BTR_SEG_LEAF	10	B+ 树数据页非叶节点所在段的 segment header
PAGE_BTR_SEG_TOP	10	B+ 树数据页所在段的 segment header

3. Infimun Records 和 Supremum Records

Infimun 记录是比该页中任何主键值都要小的值，Supremum 记录是比任何可能大的值还要大的值，这两个值在页创建时被建立，并且在任何情况下都不会被删除。这两个记录位于页中的所有航记录数据的收尾处，如图所示：

4. User Records

User Records实际存储行记录的内容，如图：

5. Free Space

Free Space指的是空闲空间，同样也是使用链表来进行组织的，在一条记录被删除后，该空间会被自动加入到空闲列表中

6. Page Directory

Page Directory顾名思义是这个页的所有记录的一个目录，存放着数量可变的记录指针，这些指针指向页中存放的记录，有时记录指针被称为槽，所以Page Directorty有时被称为目录槽，在InnoDB页面中并不是一个记录指针对应一个记录，而是若干个（1~8）记录对应一个记录指针，在完整的页面中，每六条记录将有一个槽。

记录的头信息中有一个大小为4位的n_owned，表示管理当前记录的槽一共管理了多少个记录。

举例：如果一个页中的记录是‘A’、‘B’、‘F’、‘D’，记录指针将是（pointer to ‘A’）、（pointer to ‘B’）、（pointer to ‘D’）、（pointer to ‘F’）

由举例可知，指针的排列顺序是按照键值的顺序排列的，故在查找某一条记录时，可以通过二分查找的方式进行查找

所以查找一条记录的过程为：先在 B+ 树上定位到记录所在的叶子节点（数据页），然后将整个数据页载入到内存中，然后在目录槽中进行二分查找目标记录所在的槽，然后在槽所管理的若干条记录中寻找目标记录

7. File Trailer

为了检测页向磁盘中写入的过程中是否产生损坏，在 InnoDB 存储引擎页中设置了 File Trailer 来做检验。

File Trailer 组成：只有一个 FIL_PAGE_END_LSN 部分，占用 8 字节，前 4 字节代表此页的 checksum 值，最后 4 字节和 File Header 中的 FIL_PAGE_LSN 相同

检查原理：将 8 字节的 File Trailer 与 File Header 中的 FIL_PAGE_SPACE_OR_CHKSUM 和 FIL_PAGE_LSN 组成的 8 字节作比较（并不是简单的等值比较，而是需要通过检查 checksum 的算法）。

检查 checksum 的算法：通过参数innodb_checksum_algorithm 来控制，可设置的算法有：crc32、none、strict_innodb、strict_crc32、strict_none，其中strict_*的算法表示严格按照设置的算法进行页的检测

MySQL [(none)]> show VARiables like 'innodb_checksum_algorithm'G;
*************************** 1. row ***************************
Variable_name: innodb_checksum_algorithm
        Value: crc32
1 row in set, 1 warning (0.08 sec)

是否开启对页的完整性检查由参数innodb_checksums控制：

MySQL [(none)]> show variables like 'innodb_checksums'G;
*************************** 1. row ***************************
Variable_name: innodb_checksums
        Value: ON
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)