MySQL基礎架構(一) InnoDB 基本概念

目錄

1 記錄

2 數據頁

3 區(qū)和段

4 表空間

1 記錄

每一條記錄是表中的一行數據，這些數據則是根據表的各個字段（或稱為列）來組織的。

記錄是按照主鍵（primary key）的順序存放的。記錄的存放結構如下：

2 數據頁

數據頁，有時也被稱為頁或塊，是數據庫文件系統(tǒng)的基本單位。它是一種存儲結構，數據庫系統(tǒng)通常將數據按頁的形式讀寫。每個頁有固定的大小，通常為4KB、8KB、16KB等，在很多數據庫系統(tǒng)中，這個大小是可配置的。

在MySQL的InnoDB存儲引擎中，數據頁的大小默認是16KB，包含了一些特定的信息，如頁頭和頁尾信息、用戶記錄和索引等。每個數據頁都有一個頁號，通過頁號可以定位到數據頁。

下面是一個InnoDB的數據頁的大致組成：

1. 文件頭（File Header）：針對所有頁，包含一些頁的元信息，例如當前頁號、下一個頁的頁號、上一個頁的頁號、頁面類型等。
2. 頁頭（Page Header）：專門針對存放數據的頁，包含數據頁的一些元信息，例如頁內記錄數量、修改當前頁最大的事務ID、當前頁在B+樹的哪個層級等。
3. 用戶記錄（User Records）：存放了記錄的真實數據以及記錄的額外信息，記錄按主鍵順序存儲。
4. 頁目錄（Page Directory）：存放了對用戶記錄的一些快速定位信息，可以提高搜索效率。
5. Free Space：未使用的空間。
6. 頁尾（Page Trailer）：存儲頁的校驗和，用于數據完整性校驗。

數據頁結構簡單圖示：

3 區(qū)和段

在MySQL的InnoDB存儲引擎中，"區(qū)（Segment）" 是一個重要的存儲單位，通常包含多個連續(xù)的數據頁。其主要用于處理磁盤空間的分配和回收。段是一個邏輯的概念，是零散頁面或者完整區(qū)的集合。

區(qū)的結構圖如下所示：

以下是一些關于InnoDB中"區(qū)"的基本信息：

1. 一個區(qū)的大小通常為1MB，由連續(xù)的64個數據頁組成，每個數據頁默認大小為16KB。當然，這些數值也可能因為InnoDB配置的不同而有所改變。每256個區(qū)劃分為一組，一組內的區(qū)有統(tǒng)一的元數據信息，統(tǒng)一管理。
2. 區(qū)主要用于磁盤空間的分配和管理。當InnoDB需要存儲數據時，會申請一個或多個區(qū)。當一個區(qū)的空間用盡時，InnoDB會申請一個新的區(qū)。同樣地，當一個區(qū)中的所有頁都不再被需要時，InnoDB會釋放整個區(qū)，將其歸還給操作系統(tǒng)。
3. 區(qū)的類型：

• 空閑的區(qū)：現在還沒有用到這個區(qū)中的任何頁面。
• 有剩余空間的碎片區(qū)：表示碎片區(qū)中還有可用的頁面。
• 沒有剩余空間的碎片區(qū)：表示碎片區(qū)的所有頁面都被使用，沒有空閑頁面。
• 附屬于某個段的區(qū)：這些區(qū)會被組織成以下鏈表：
• FREE 鏈表
• NOT FULL 鏈表
• FULL 鏈表

4.InnoDB會在后臺進行空閑區(qū)的回收，當空閑區(qū)達到一定數量時，會選擇一部分回收，歸還給操作系統(tǒng)。

段的結構圖如下所示：

可以看到，段和區(qū)的概念是緊密相連的。

4 表空間

表空間是一種物理存儲單元，用于存儲和組織數據庫中的數據和索引。具體來說，表空間是一個或者多個磁盤文件，這些文件中包含了各種數據結構，例如表的行數據、索引數據、Undo日志、Insert Buffer等。表空間由許多連續(xù)或非連續(xù)的區(qū)（Extent）組成。每個區(qū)是連續(xù)的1MB磁盤空間，由64個連續(xù)的數據頁（Page）組成，每個數據頁的大小默認為16KB。

表空間分類：

1. 系統(tǒng)表空間：在InnoDB中，系統(tǒng)表空間是默認的、最重要的表空間，通常保存在名為"ibdata1"的文件中。系統(tǒng)表空間包含了InnoDB存儲引擎的各種關鍵數據結構，例如數據字典、雙寫緩沖區(qū)、Undo日志、Insert Buffer等。此外，如果沒有啟用獨立表空間，那么所有用戶表的數據和索引也會存儲在系統(tǒng)表空間中。
2. 獨立表空間：InnoDB支持為每一個表或分區(qū)創(chuàng)建獨立的表空間，這通常被稱為獨立表空間。每個獨立表空間都保存在一個單獨的.ibd文件中。獨立表空間可以使表的管理更加靈活，例如可以將重要的表放在高性能的磁盤上，而將不太重要的表放在低性能的磁盤上。
3. 臨時表空間：InnoDB會創(chuàng)建一個特殊的表空間用于存儲臨時表和臨時排序數據，這就是臨時表空間。臨時表空間通常保存在"ibtmp1"文件中。
4. Undo表空間：較新的版本可以自定義Undo表空間，用于存儲Undo日志。在舊版本的InnoDB中，Undo日志是存儲在系統(tǒng)表空間中的。

系統(tǒng)表空間在磁盤中的存放位置：

獨立表空間在磁盤中的存放位置：