Innodb存储架构

Innodb整体存储架构

Innodb是一款兼顾性能及可靠性的存储引擎，主要分为内存存储结构和磁盘存储结构，二者分别扮演着提高性能和数据持久化的工作

内存结构中定义了缓冲池、变更缓冲区、日志缓冲区、自适应哈希四个缓冲区，它们均是为提升查询效率服务的，
磁盘结构中定义了各种表空间，分别是系统表空间、独立表空间、通用表空间、临时表空间、撤销表空间、双写缓冲区，它们均是为了可靠性服务的

表空间文件(*.ibd)

MySQL所有的数据最终都需要刷新到磁盘上进行持久化保证数据安全，必须通过合理的数据结构对庞大的数据集进行组织管理，MySQL默认情况下为每一张表生成一份独立表空间，表空间内部定义了不同的结构进行分层管理数据，从大到小依次段segment,组group,区extent,页page,行line
其中数据存储和查询返回的最小单位是数据行line
而MySQL服务与磁盘IO的最小单位为页page，一页的大小为16kb，页的设计基于局部性原理，尽量的减少访问磁盘的次数，来提高效率

页结构:

页是一次申请的一段连续空间，每一个页由页头,页尾，页主体构成，其中页主体还能细分为数据页头，首行末行、用户数据区，空闲区、页目录

页主体主要由数据行构成，是存放用户真实数据的区域
页头存放页的一些描述信息，用来组织页与页之间的关联，通过页头所携带的信息可以快速寻找到上下页
页尾主要符合数据校验，确保数据的完整性

页主体：

数据页头：
用来描述当前页主体的状态，例如用户数据行数，空闲区，页目录的位置，事务索引有关信息
首行末行：
页主体初始化时就有了首行和末行，它们分别代表用户数据区的开始和结束
空闲区： 页主体中还未被使用的区域，可以被新增的用户数据所覆盖
用户数据区： 区中的所有用户数据以行为单位组织，每一个数据行通过单项链表组织，数据行可以通过行中存储的下一行偏移量来访问下一行数据
页目录： Innodb会通过主键对数据进行排序处理便于二分查找，当数据量庞大时，页目录中为生成一个个槽slot结构，每一个槽管理一小段数据行集合，查询时先通过检索槽来缩小查找范围

区结构：

批量读取数据的场景难免遇到数据跨页的情况，一旦发生数据跨页，就需要进行磁盘IO，严重影响效率，但是好在跨页访问的数据页在大多数情况下临近的，因此MySQL定义了区的概念用来管理多张页，如果用户频繁的对某一个区中的页进行访问，索性就把整个区加载到内存中，之后访问区中的页就不需要访问磁盘了

组结构：

同样问题引入了组结构来管理区，解决数据访问跨区的问题

行结构：

真实的数据在表空间以数据⾏的形式存储，即每⼀条数据都对应着表中的⼀⾏
数据行结构如图所示

变长字段长度列表+null值列表+头信息属于数据行描述信息
主键值+tx_id+roll_ptr+列属于数据行数据信息

主键值是一定存在的，不论用户是否手动定义

如果表中定义了主键，则直接存储主键的值；
如果是复合主键会根据列定义的顺序依次排列在这⾥；
如果没有主键，会优先使⽤第⼀个不允许为NULL的 UNIQUE 唯⼀列作为主键；
如果既没有主键也没有唯⼀键，那么InnoDB会构建⼀个6字节的字段 DB_ROW_ID 作为⾏的唯⼀标识，存储在真实数据的头部

tx_id为页中数据行的id，是页中数据行的唯一标识符
roll_ptr保存数据行的上一个版本，用于事务回滚操作

头信息：

next_record是下一行的地址偏移量，正是通过next_record行与行之间才能使用单链表级联

record_type
0表示普通数据行
1表示索引数据行
2表示首行
3表示尾行
heap_no
0表示首行
1表示尾行
插入的数据行heap_no从2开始自增
n_owned
用于记录槽中的行数
一个槽中只有最后一行数据需要写明n_owned的值
delete_mask
删除标记位，当删除数据行时先把当前位置标记为已删除，将上一行数据和下一行数据进行链接，做到逻辑上的删除操作，同时将需要删除的行next_record指向一个垃圾链表，在合适的时机服务端会对垃圾链表中的数据行进行统一的物理删除