MySQL 的数据到底是怎么存的（下）|MySQL 系列（5）

作者 | 小汪哥写代码
来源 | 小汪哥(ID：xwgcoding)

前言

上篇文章《mysql的数据到底是怎么存的(下)|mysql系列(4)》我们分享了mysql innodb 引擎数据落盘的物理位置及物理空间的区分，那逻辑上数据是怎么组织的呢?其实关于这个方面的知识，前辈们已经整理的很多了。这里只是按照我的理解整理一下，当一回知识的搬运工。这里我们还是以InnoDB 存储引擎为例。

innodb 逻辑存储结构

MySQL 的存储结构分为 5 级：表空间、段、簇、页、行。

【表空间 Table Space】

表空间可以看做是 InnoDB 存储引擎逻辑结构的最高层，所有的数据都存放在表空间中。分为：系统表空间、独占表空间、通用表空间、 临时表空间、Undo 表空间。

【段 Segment】

表空间是由各个段组成的，常见的段有数据段、索引段、回滚段等，段是一个逻辑的概念。一个 ibd 文件(独立表空间文件)里面会由很多个段组成。

创建一个索引会创建两个段：

• 一个是索引段：leaf node segment，管理非叶子节点的数据
• 一个是数据段：non-leaf node segment，管理叶子节点的数据。

也就是说，一个表的段数，就是索引的个数乘以 2。

段的内存结构：INODE Entry

【簇 Extent】

一个段(Segment)又由很多的簇(也可以叫区)组成，每个区的大小是 1MB(64个连续的页)。

每一个段至少会有一个簇，一个段所管理的空间大小是无限的，可以一直扩展下去，但是扩展的最小单位就是簇。

区的内存结构：XDES Entry

【页 page】

簇是由连续的页(Page)组成的空间，一个簇中有 64 个连续的页。(1MB/16KB=64)。这些页面在物理上和逻辑上都是连续的。

页是MySQL中磁盘和内存交互的基本单位，也是MySQL是管理存储空间的基本单位。Innodb 默认每页16KB。也可以通过 innodb_page_size 设置。

一个表空间最多拥有 2^32 个页，默认情况下一个页的大小为 16KB，也就是说一个表空间最多存储 64TB 的数据。

InnoDB 的页和操作系统的页对应关系

操作系统和内存打交道，最小的单位是页 Page。文件系统的内存页通常是 4K。

InnoDB也为了不同的目的设计了若干种不同类型的页面。Undo日志页 、段信息节点、nsert Buffer空闲列表、Insert Buffer位图、系统页、索引页，也就是我们所说的数据页等。

数据页代表的这块16KB大小的存储空间可以被划分为多个部分，不同部分有不同的功能，各个部分如图所示：

【行 Row】

每一行数据是存在页上的，InnoDB 是按行存储的，每一行记录就是一条数据，插入数据过程如下：

每条记录都有记录一个区域存着记录头信息

每页数据中的组织形式

每页数据中分组的组织形式InnoDB会把页中的记录划分为若干个组，每个组的最后一个记录的地址偏移量作为一个槽，存放在Page Directory中。便于二分查找定位数据。

页和页直接的组织形式

这样要依赖于 File Header 中的两个属性

• FIL_PAGE_PREV：上一个页的页号
• FIL_PAGE_NEX：下一个页的页号

段由簇构成，段通过三个链表将不同状态的簇连接管理起来，链表是双向的，链表头分别为：FSEG_FREE,FSEG_FULL,FSEG_NOT_FULL,链表节点就是簇，每个簇被一个簇描述符管理。一个簇描述符，占用40B的空间，这些信息是被存储在页面中，这个页称为簇描述页，它存储的内容叫簇描述符。在Innodb中，一个簇描述页默认管理16834个页面，簇的大小默认为64个页，而一个簇描述符为40B，所以一个簇描述页中有16834/64=256个簇。其中256*40B空间用来存储簇描述符，关系图如下：

表空间、Inode页面、Inode、段、簇、页面之间的关系：

到目前为止，整个数据存储的脉络大概清楚了。InnoDB 页管理的逻辑图如下： 

参考：

https://segmentfault.com/a/1190000037436803

https://www.cnblogs.com/zsql/p/11466934.html