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真实数据在不同的“数据引擎”中存储的格式一般是不一样的。 InnoDB 中若干个数据记录组成一个数据页，并且以数据页作为内存、磁盘之间交互的基本单位。 InnoDB 中默认的数据页大小为16KB。

数据页中记录存放在磁盘上的格式被称为是行格式、或记录格式。 InnoDB 中行格式分为四种：

Compact
Redundant
Dynamic
Compressed

如何指定行格式？ CREATE / ALTER 语句中通过 ROW_FORMAT=Compact|Redundant|Dynamic|Compressed 指定。例如，如下语句：

--- 创建表格
CREATE TABLE `record_format_demo` (
  `c1` varchar(10) DEFAULT NULL,
  `c2` varchar(10) NOT NULL,
  `c3` char(10) DEFAULT NULL,
  `c4` varchar(10) DEFAULT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=ascii ROW_FORMAT=COMPACT;

--- 插入数据
INSERT INTO record_format_demo(c1, c2, c3, c4)
VALUES ('aaaa', 'bbb', 'cc', 'd'),
       ('eeee', 'fff', NULL, NULL);

--- 数据内容
+------+-----+------+------+
| c1   | c2  | c3   | c4   |
+------+-----+------+------+
| aaaa | bbb | cc   | d    |
| eeee | fff | NULL | NULL |
+------+-----+------+------+

接下来，我们主要学习一下 Compact 类型的行格式。其他格式可以依葫芦画瓢的学习、掌握。

01-Compact 行格式概览

Compact 行格式下，每行内容主要包括两部分内容，记录的额外信息（元信息）和记录的真实数据：

元信息，指描述记录本身的一些信息。包括三类：
- 变长字段长度列表
- NULL 值列表
- 记录头信息
数据，真实数据，包括定义的列、InnoDB 自动插入的列。

02-元信息

02.1-变长字段长度列表

MySQL 支持变长字段，例如 VARCHAR、VARBINARY、各类 TXT、BLOB 类型等。所以，存储引擎需要记录这些变长字段的实际内容，以及占用的字节数，以便能够正确的解析。

元信息中的变长字段长度列表，就是由所有变长字段实际占用的字节数逆序存储构成的。例如，record_format_demo 表中的 c1\c2\c4 列均为 VARCHAR 类型变长字段。

| aaaa | bbb | cc   | d    |

对于第一条记录，c1 占用字节为04，c2 占用字节为03，c4 占用字节为01，则该条记录在 InnoDB 中以 Compact 格式存储时，元信息中的变长字段长度列表为：01 03 04（逆序）

对于此变长字段长度列表占用的数据大小有如下的计算规则：变长字段数 NC * 表示每个变长字段占用长度所需的空间（1字节或2字节） U。对于前者 NC 很容易得出。后者 U 的计算规则稍微复杂点，需要先介绍下 W、M、L 的含义：

对于某个字符集 charset，表示一个符号可能需要的字节数不尽相同，例如 utf8 中是3字节，gbk 中是2字节，ascii 中是1字节。此值记作 W。
对于变长类型来说，例如 VARCHAR(M) 表示最多存储 M 个字符。
根据上述两个值，某个变长字段的最大长度为 W * M，假设它实际占用的长度为 L < W * M

有了上述定义，U 的计算规则如下：

M * W <= 255（1个字节能表示的最大数字），那么 U = 1
M * W > 255时，分为两中情况：
- L <= 127，U = 1
- L > 127，U = 2

| eeee | fff | NULL | NULL |

变长字段长度列表中不存储值为 NULL 的字段，对于第二条记录只存储 03 04（逆序）。

02.2-NULL 值列表

通过位向量方式存储 NULL 值。

首先，收集表格中所有可以为空的列，例如 record_format_demo 中可空列为 c1\c3\c4
用合式的字节来表示 NULL 值，以逆序的方式，每个比特位对应一个可空列，且比特位为1时表示 NULL，为0时表示非 NULL 值。

| aaaa | bbb | cc   | d    |
| eeee | fff | NULL | NULL |

例如，对于第二条记录： NULL 值列表为：0000 0110（逆序，对应 c4\c3\c1）对于第一条记录： NULL 值列表为：0000 0000

02.3-记录头信息

固定长度，5个字节组成，即40个比特位。

0-1，预留位，未使用
2，delete_mask，标记该记录是否被删除
3，mini_rec_mask，B+树的每层非叶子节点中的最小记录都会添加该标记
4-7，n_owned，表示当前记录拥有的记录数
8-20，heap_no，表示当前记录在记录堆的位置信息
21-23，record_type，表示当前记录的类型
- 0 表示普通记录
- 1 表示B+树非叶子节点记录
- 2 表示最小记录
- 3 表示最大记录
24-39，next_record，表示下一条记录的相对位置

03-行数据

前面几节都在介绍元信息中包含的数据。本节介绍的是记录的真实数据，包括表中定义的列、InnoDB 自动插入的列。

03.1-InnoDB 自动插入的列

真实数据其实就是行记录中每列的具体值。除了表中定义的字段外，MySQL 会为每个记录增加如下列（也称为隐藏列）：

DB_ROW_ID（optional），6字节，行 ID，唯一标识一条记录；
DB_TRX_ID，6字节，事务 ID
DB_ROLL_PTR，7字节，回滚指针

注：InnoDB 对主键的生成策略是：优先使用用户定义的主键；如果没有定义主键，则选取一个声明为 Unique 的列作为主键；如果没有任何 Unique 列，则插入 DB_ROW_ID，并以其作为主键。

03.2-CHAR(X) 与 VARCHAR(Y) 的存储格式比较

根据前面章节的介绍，VARCHAR(Y) 类型的字段根据是否为空，可以分为如下几种情况：

若值为空，则在 NULL 值列表对应的比特位处的值为1，在变长字段长度列表、真实数据处变不再存储；
若值非空，则在变长字段长度列表中记录其实际长度，在真实数据处存储具体数据内容。

CHAR(X) 类型根据使用字符集的不同，占用的空间和存储方式也略有区别：

当使用定长字符集（例如 ascii，每个字符都由1个字节表示），字段长度不会表示在变长字段长度列表，只在真实数据中存储实际值。当实际存储内容不足 X 字符时，也会占用 X 字符的长度，其余空闲的会以0补齐。
当使用不定长字符集（例如 utf-8，每个字符由1-3个字节表示），字段长度会表示在变长字段长度列表中，真实数据中存储其实际值。此种情形下，CHAR(X) 要求真实数据至少占用 X 字节，即使只存储一个空字符串，也会占用 X 字节。

03.3-行溢出

InnoDB 中记录是存储在页中的，而且内存与磁盘之间的数据交换也是以页为单位的。页大小为16KB，即16384字节。当某一行的大小超过页能存储的大小（并不是16384，因为有元信息的存在，页实际存储数据的部分小于16384），就会出现一条记录存储在多个页中的情况，此时称为行溢出。在 Compact 行格式下，行溢出时，行数据这部分内容只会存储一部分内容（768字节），然后用20字节指向其他页面（称为溢出页）。

MySQL「02」InnoDB 记录结构