【MySQL InnoDB 读书笔记】09 InnoDB 下逻辑存储结构（二）：数据页的逻辑存储及实现

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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_CHKSUM4MySQL 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_OFFSET4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_PREV4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_NEXT4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_LSN8代表当前页最后被修改的日志序列位置FIL_PAGE_TYPE2InnoDB 存储引擎页的类型FIL_PAGE_FILE_FLUSH_LSN8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_ID4MySQL 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) @{ */#defineFIL_PAGE_INDEX17855/*!< B-tree node */#defineFIL_PAGE_RTREE17854/*!< B-tree node */#defineFIL_PAGE_UNDO_LOG2/*!< Undo log page */#defineFIL_PAGE_INODE3/*!< Index node */#defineFIL_PAGE_IBUF_FREE_LIST4/*!< Insert buffer free list *//* File page types introduced in MySQL/InnoDB 5.1.7 */#defineFIL_PAGE_TYPE_ALLOCATED0/*!< Freshly allocated page */#defineFIL_PAGE_IBUF_BITMAP5/*!< Insert buffer bitmap */#defineFIL_PAGE_TYPE_SYS6/*!< System page */#defineFIL_PAGE_TYPE_TRX_SYS7/*!< Transaction system data */#defineFIL_PAGE_TYPE_FSP_HDR8/*!< File space header */#defineFIL_PAGE_TYPE_XDES9/*!< Extent descriptor page */#defineFIL_PAGE_TYPE_BLOB10/*!< Uncompressed BLOB page */#defineFIL_PAGE_TYPE_ZBLOB11/*!< First compressed BLOB page */#defineFIL_PAGE_TYPE_ZBLOB212/*!< Subsequent compressed BLOB page */#defineFIL_PAGE_TYPE_UNKNOWN13/*!< In old tablespaces, garbage in FIL_PAGE_TYPE is replaced with this value when flushing pages. */#defineFIL_PAGE_COMPRESSED14/*!< Compressed page */#defineFIL_PAGE_ENCRYPTED15/*!< Encrypted page */#defineFIL_PAGE_COMPRESSED_AND_ENCRYPTED16/*!< Compressed and Encrypted page */#defineFIL_PAGE_ENCRYPTED_RTREE17/*!< Encrypted R-tree page */

常量名称十六进制含义FIL_PAGE_INDEX0x45BFB+ 数叶子节点（数据节点）FIL_PAGE_UNDO_LOG0x0002undo log 页FIL_PAGE_INODE0x0003索引节点FIL_PAGE_IBUF_FREE_LIST0x0004insert buffer 空闲列表页FIL_PAGE_TYPE_ALLOCATED0x0000最新分配还未使用的页FIL_PAGE_IBUF_BITMAP0x0005insert buffer 位图页FIL_PAGE_TYPE_SYS0x0006系统页FIL_PAGE_TYPE_TRX_SYS0x0007事务系统数据页FIL_PAGE_TYPE_FSP_HDR0x0008File Space Header 页FIL_PAGE_TYPE_XDES0x0009扩展描述页FIL_PAGE_TYPE_BLOB0x000ABLOB 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_SLOTS2表示页目录（Page Directory）中的槽（Slot）数量PAGE_HEAP_TOP2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_HEAP2堆中的记录数，一共占用 2 个字节PAGE_FREE2指向可重用空间的首指针PAGE_GARBAGE2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_INSERT2最后插入记录的位置PAGE_DIRECTION2最后插入的方向PAGE_N_DIRECTION2一个方向连续插入记录的数量PAGE_N_RECS2该页中记录的数量PAGE_MAX_TRX_ID8修改当前页的最大事务ID，注意该值仅在 Secondary Index 中定义PAGE_LEVEL2当前页在索引树中的位置，0x00表示叶节点PAGE_INDEX_ID8索引ID，表示当前页属于哪个索引PAGE_BTR_SEG_LEAF10B+ 树数据页非叶节点所在段的 segment headerPAGE_BTR_SEG_TOP10B+ 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
1rowinset,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: ON1rowinset,1 warning (0.00 sec)