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4.1 索引组织表

在InnoDB存储引擎中，表都是根据主键顺序组织存放的，这种存储方式的表称为索引组织表（indexorganized table）或者聚集索引。在InnoDB存储引擎表中，每张表都有个主键（Primary Key），如果在创建表时没有显式地定义主键，则InnoDB存储引擎会按如下方式选择或创建主键： 首先判断表中是否有非空的唯一索引（Unique NOT NULL），如果有，则该列即为主键。如果不符合上述条件，InnoDB存储引擎自动创建一个6字节大小的指针。当表中有多个非空唯一索引时，InnoDB存储引擎将选择建表时第一个定义的非空唯一索引为主键。这里需要非常注意的是，主键的选择根据的是定义索引的顺序，而不是建表时列的顺序。

4.2 InnoDB逻辑存储结构

从InnoDB存储引擎的逻辑存储结构看，所有数据都被逻辑地存放在一个空间中，称之为表空间（tablespace）。表空间又由段（segment）、区（extent）、页（page）组成。页在一些文档中有时也称为块（block），InnoDB存储引擎的逻辑存储结构大致如图所示

4.2.1 表空间

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。**如果启用了innodb_file_per_table的参数，需要注意的是每张表的表空间内存放的只是数据、索引和插入缓冲Bitmap页，其他类的数据，如回滚（undo）信息，插入缓冲索引页、系统事务信息，二次写缓冲（Double write buffer）等还是存放在原来的共享表空间ibdata1内。即使在启用了参数innodb_file_per_table之后，共享表空间还是会不断地增加其大小。**同时InnoDB存储引擎不会在执行rollback时去收缩这个表空间。虽然InnoDB不会回收这些空间，但是会自动判断这些undo信息是否还需要，如果不需要，则会将这些空间标记为可用空间，供下次undo使用。

4.2.2 段

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。因为前面已经介绍过了InnoDB存储引擎表是索引组织的（index organized），因此数据即索引，索引即数据。那么数据段即为B+树的叶子节点（图的Leaf node segment），索引段即为B+树的非索引节点（图的Non-leaf node segment）。回滚段较为特殊。

4.2.3 区

区是由连续页组成的空间，在任何情况下每个区的大小都为1MB。为了保证区中页的连续性，InnoDB存储引擎一次从磁盘申请4～5个区。在默认情况下，InnoDB存储引擎页的大小为16KB，即一个区中一共有64个连续的页。 在用户启用了参数innodb_file_per_talbe后，创建的表默认大小是96KB。区中是64个连续的页，创建的表的大小至少是1MB才对啊？其实这是因为在每个段开始时，先用32个页大小的碎片页（fragment page）来存放数据，在使用完这些页之后才是64个连续页的申请。这样做的目的是，对于一些小表，或者是undo这类的段，可以在开始时申请较少的空间，节省磁盘容量的开销。 [collapse status="false" title="为什么初始只有96KB呢？"] ibd最开始会有三个page，分别是File Space Header 、 Insert Buffer Bitmap 、 File Segment inode [/collapse]

4.2.4 页

同大多数数据库一样，InnoDB有页（Page）的概念（也可以称为块），页是InnoDB磁盘管理的最小单位。在InnoDB存储引擎中，默认每个页的大小为16KB。而从InnoDB 1.2.x版本开始，可以通过参数innodb_page_size将页的大小设置为4K、8K、16K。若设置完成，则所有表中页的大小都为innodb_page_size，不可以对其再次进行修改。除非通过mysqldump导入和导出操作来产生新的库。 在InnoDB存储引擎中，常见的页类型有：□ 数据页（B-tree Node）□ undo页（undo Log Page）□ 系统页（System Page）□ 事务数据页（Transaction system Page）□ 插入缓冲位图页（Insert Buffer Bitmap）□ 插入缓冲空闲列表页（Insert Buffer Free List）□ 未压缩的二进制大对象页（Uncompressed BLOB Page）□ 压缩的二进制大对象页（compressed BLOB Page）

4.2.5 行

InnoDB存储引擎是面向列的（row-oriented），也就说数据是按行进行存放的。每个页存放的行记录也是有硬性定义的，最多允许存放16KB / 2-200行的记录，即7992行记录。

4.3 InnoDB行记录格式

在InnoDB 1.0.x版本之前，InnoDB存储引擎提供了Compact和Redundant两种格式来存放行记录数据，这也是目前使用最多的一种格式。Redundant格式是为兼容之前版本而保留的。 [scode type="red"]我查看自己的表的存储格式是Dynamic[/scode]

4.3.1 Compact

Compact行记录格式Compact行记录是在MySQL 5.0中引入的，其设计目标是高效地存储数据。简单来说，一个页中存放的行数据越多，其性能就越高。

1. Compact行记录格式的首部是一个非NULL变长字段长度列表，并且其是按照列的顺序逆序放置的，其长度为若列的长度小于255字节，用1字节表示；若大于255个字节，用2字节表示。变长字段的长度最大不可以超过2字节，这是因在MySQL数据库中VARCHAR类型的最大长度限制为65535
2. 第二个部分是NULL标志位，该位指示了该行数据中是否有NULL值，有则用1表示。该部分所占的字节应该为1字节。例如：NULL标志位不再是00而是06，转换成二进制为00000110，为1的值代表第2列和第3列的数据为NULL。
3. 记录头信息（record header），固定占用5字节（40位）
4. 最后的部分就是实际存储每个列的数据,NULL不占该部分任何空间，即NULL除了占有NULL标志位，实际存储不占有任何空间。每行数据除了用户定义的列外，还有两个隐藏列，事务ID列和回滚指针列，分别为6字节和7字节的大小。若InnoDB表没有定义主键，每行还会增加一个6字节的rowid列。

4.3.2 Redundant行记录格式

Redundant是MySQL 5.0版本之前InnoDB的行记录存储方式，MySQL 5.0支持Redundant是为了兼容之前版本的页格式。

1. Redundant行记录格式的首部是一个字段长度偏移列表，同样是按照列的顺序逆序放置的。若列的长度小于255字节，用1字节表示；若大于255字节，用2字节表示。
2. 第二个部分为记录头信息（record header），不同于Compact行记录格式，Redundant行记录格式的记录头占用6字节（48位）n_fields值代表一行中列的数量，占用10位。同时这也很好地解释了为什么MySQL数据库一行支持最多的列为1023。另一个需要注意的值为1byte_offs_flags，该值定义了偏移列表占用1字节还是2字节。
3. 在Redundant中NULL值会强制补为0

4.3.3 行溢出数据

InnoDB存储引擎可以将一条记录中的某些数据存储在真正的数据页面之外。一般认为BLOB、LOB这类的大对象列类型的存储会把数据存放在数据页面之外。 InnoDB存储引擎并不支持65535长度的VARCHAR。这是因为还有别的开销，通过实际测试发现能存放VARCHAR类型的最大长度为65532。VARCHAR（N）中的N指的是字符的长度。而文档中说明VARCHAR类型最大支持65535，单位是字节。 InnoDB存储引擎的数据都是存放在页类型为B-tree node中。但是当发生行溢出时，数据存放在页类型为Uncompress BLOB页中。而InnoDB的也其实只保存了VARCHAR（65532）的前768字节的前缀（prefix）数据，之后是偏移量，指向行溢出页。

4.3.4 Compressed和Dynamic行记录格式

新的两种记录格式对于存放在BLOB中的数据采用了完全的行溢出的方式。Compressed行记录格式的另一个功能就是，存储在其中的行数据会以zlib的算法进行压缩，因此对于BLOB、TEXT、VARCHAR这类大长度类型的数据能够进行非常有效的存储。

4.3.5 Char的行结构存储

CHAR类型被明确视为了变长字符类型，对于未能占满长度的字符还是填充0x20。

4.4 InnoDB数据页结构

File Header、Page Header、File Trailer的大小是固定的，分别为38、56、8字节，这些空间用来标记该页的一些信息，如Checksum，数据页所在B+树索引的层数等。User Records、FreeSpace、Page Directory这些部分为实际的行记录存储空间，因此大小是动态的。

• File Header用来记录页的一些头信息
• Page Header，该部分用来记录数据页的状态信息
• Infimum和Supremum Record，在InnoDB存储引擎中，每个数据页中有两个虚拟的行记录，用来限定记录的边界。Infimum记录是比该页中任何主键值都要小的值，Supremum指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，并且在任何情况下不会被删除。
• User Record就是之前讨论过的部分，即实际存储行记录的内容。再次强调，InnoDB存储引擎表总是B+树索引组织的。Free Space很明显指的就是空闲空间，同样也是个链表数据结构。在一条记录被删除后，该空间会被加入到空闲链表中。
• Page DirectoryPage Directory（页目录）中存放了记录的相对位置（注意，这里存放的是页相对位置，而不是偏移量），有些时候这些记录指针称为Slots（槽）或目录槽（Directory Slots）在Slots中记录按照索引键值顺序存放，这样可以利用二叉查找迅速找到记录的指针。由于在InnoDB存储引擎中Page Direcotry是稀疏目录，二叉查找的结果只是一个粗略的结果，因此InnoDB存储引擎必须通过recorder header中的next_record来继续查找相关记录。B+树索引本身并不能找到具体的一条记录，能找到只是该记录所在的页。数据库把页载入到内存，然后通过Page Directory再进行二叉查找。只不过二叉查找的时间复杂度很低，同时在内存中的查找很快，因此通常忽略这部分查找所用的时间。
• File Trailer，为了检测页是否已经完整地写入磁盘（如可能发生的写入过程中磁盘损坏、机器关机等），InnoDB存储引擎的页中设置了File Trailer部分。在默认配置下，InnoDB存储引擎每次从磁盘读取一个页就会检测该页的完整性，即页是否发生Corrupt，这就是通过File Trailer部分进行检测，而该部分的检测会有一定的开销。[collapse status="false" title="如何检测？"]File Trailer只有一个FIL_PAGE_END_LSN部分，占用8字节。前4字节代表该页的checksum值，最后4字节和File Header中的FIL_PAGE_LSN相同。将这两个值与File Header中的FIL_PAGE_SPACE_OR_CHKSUM和FIL_PAGE_LSN值进行比较，看是否一致（checksum的比较需要通过InnoDB的checksum函数来进行比较，不是简单的等值比较），以此来保证页的完整性（notcorrupted）。MySQL 5.6.6版本开始新增了参数innodb_checksum_algorithm，该参数用来控制检测checksum函数的算法，默认值为crc32[/collapse]

4.5 Named File Formats

随着InnoDB存储引擎的发展，新的页数据结构有时用来支持新的功能特性。

4.6 约束

4.6.1 数据完整性

完整性有以下三个方式：

• 实体完整性保证表中有一个主键。在InnoDB存储引擎表中，用户可以通过定义Primary Key或Unique Key约束来保证实体的完整性。用户还可以通过编写一个触发器来保证数据完整性。
• 域完整性保证数据每列的值满足特定的条件。在InnoDB存储引擎表中，域完整性可以通过以下几种途径来保证：□ 选择合适的数据类型确保一个数据值满足特定条件。 外键（Foreign Key）约束。□ 编写触发器。□ 还可以考虑用DEFAULT约束作为强制域完整性的一个方面。
• 参照完整性保证两张表之间的关系。InnoDB存储引擎支持外键，因此允许用户定义外键以强制参照完整性，也可以通过编写触发器以强制执行。 对于InnoDB存储引擎本身而言，提供了以下几种约束：□ Primary Key□ Unique Key□ Foreign Key□ Default□ NOT NULL

4.7 视图

在MySQL数据库中，视图（View）是一个命名的虚表，它由一个SQL查询来定义，可以当做表使用。与持久表（permanent table）不同的是，视图中的数据没有实际的物理存储。 视图的作用：www.cnblogs.com/sustudy/p/4…

4.8 分区表

分区的过程是将一个表或索引分解为多个更小、更可管理的部分。就访问数据库的应用而言，从逻辑上讲，只有一个表或一个索引，但是在物理上这个表或索引可能由数十个物理分区组成。每个分区都是独立的对象，可以独自处理，也可以作为一个更大对象的一部分进行处理。 MySQL支持水平分区，指将同表中不同行的记录分配到不同的物理文件中。并不支持垂直分[插图]。此外，MySQL数据库的分区是局部分区索引，一个分区中既存放了数据又存放了索引。而全局分区是指，数据存放在各个分区中，但是所有数据的索引放在一个对象中。目前，MySQL数据库还不支持全局分区。启用分区之后，表不再由一个ibd文件组成了，而是由建立分区时的各个分区ibd文件组成。 当前MySQL数据库支持以下几种类型的分区。

• RANGE分区：行数据基于属于一个给定连续区间的列值被放入分区。MySQL 5.5开始支持RANGE COLUMNS的分区。
• LIST分区：和RANGE分区类型，只是LIST分区面向的是离散的值。MySQL 5.5开始支持LISTCOLUMNS的分区。
• HASH分区：根据用户自定义的表达式的返回值来进行分区，返回值不能为负数。HASH分区的目的是将数据均匀地分布到预先定义的各个分区中，保证各分区的数据数量大致都是一样的。
• KEY分区：根据MySQL数据库提供的哈希函数来进行分区。