InnoDB 的数据存储在“空间”，MySQL 中也常被称作“表空间”，InnoDB自身则有时称其为“文件空间”。这个是个含有多个实际文件的操作系统级空间（类似 ibdata1，ibdata2 之类），它是一个逻辑文件，假如有多个实际文件那么它们在物理层面上是可拼接的。

InnoDB 中每个空间都被分配了一个 32 位的整型作为空间 ID，用于各种场景下指代这个空间。InnoDB 总是有个“系统空间”，它会被分配一个为“0”的空间 ID。系统空间是InnoDB用来存放特定的、必需的变量。在 MySQL 中，InnoDB 仅支持一种形式来添加额外的空间：每张表一个 .idb 文件。在 InnoDB 定义里，这种 .idb 文件是个全函数式空间，可以容纳多张表，但在 MySQL 的实现里，它们仅仅含有一张表。

页

每个空间通常会被分割成多个16KiB（取决于两个因素：编译时是否变更了 UNIV_PAGE_SIZE，或者是否启用了 InnoDB 压缩）的页。每个页在空间里被分配了一个32位整型的页编码，通常被称作“偏移量”，它指代了从空间的起点（假如是多文件的空间，则不能等同于某文件起点）到这个页的偏移量。因此，第 0 页位于从起点偏移量为 0 的地方，第 1 页位于偏移量为 16384 的地方，以此类推。（某些机智的人可能记起来 InnoDB 有个 64TiB 的数据量限制。这实际上说的是单个空间的限定，这主要是源自页编码，它作为一个 32 位整型，所有能表示的页总共会占用： 2^32 x 16 KiB = 64 TiB）

页的布局如下：

每个页有 38 字节的 FIL(file 的缩写) 头和 8 字节的 FIL 尾（trailer）。头拥有一个指定页类型的字段，这决定了该页接下来的结构。头和尾的结构如下：

FIL 头和尾包含如下结构：

• 32位的校验码，一个旧版的（已失效）的校验码在尾部。旧版校验码即将弃用，并在某个时候这块区域会被回收

• 页编码，页初始化时创建。检查这个字段的值和它所处的位置是否一致，有助于确定读取的正确性，且出现这个字段后即证明页的初始化已完成

• 下页指针和上页指针，这让页可以建立双向列表，这是用于索引页去链接所有同层，用于加速全索引扫描等。很多页类型并没有用这些字段。

• 64 位的日志序号（log sequence number，LSN），它指向最近一次页修改。该字段的低 32 位存储在尾部

• 页类型，它对于解析剩余页数据至关重要。页被分配给文件空间管理、区管理、事务系统、数据字典、回滚日志、blob，当然还有索引（表数据）

• 64 位的“flush LSN”，实际上只要有第 0 空间的第 0 页中，这个字段才会被填充。它存储了整个系统中（所有空间）写入任一页的最大LSN。这个字段在空间的剩余部分是个不错的可选重用对象（有更好的翻译请告知，谢谢，This field is a great candidate for re-use in the rest of the space.）

• 空间ID

空间文件

一个空间文件是许多页（最多2^32）连起来的。为了更高效的管理，页被分组到一个个1Mib（64 个连续页在默认 16KiB 时的大小）的块，被称作区（extent）。然后很多架构仅使用区在空间中分配页。

InnoDB 需要做一些账本（bookkeeping）以便追踪所有的页、区以及空间本身，所以，空间文件有一些强制性的超级结构：

空间里的首个 page（page 0）总是一个 FSP_HDR 页或叫做“文件空间头”页。FSP_HDR 页包含一个 FSP 头部结构（这点让人搞不懂），它用于跟踪一些类似空间大小，列出空闲的、碎片化的、满的区。（更多空闲空间的管理将在日后的文章里细说。）

一个 FSP_HDR 页内部仅能拥有 256 个区（或 16384 个页，共 256MiB）的空间来存储账本信息（bookkeeping information），所以每16384个页的额外必须以 XDES 页的形式预留出来，用于存储账本信息。XDES 和 FSP_HDR 的结构一模一样，只是 XDES 中 FSP 头部被清零了。这些额外的页会随着空间文件增长自动分配。

每个空间里第三个页（page 2）会成为一个 INODE 页，这会被拿来存文件段（segment，一组区外加一个单次分配片页（singly-allocated “fragment” pages）的阵列）的列表。每个 INODE 页可以存储 85 份 INODE 实体，每个索引需要两个 INODE 实体。（更多关于 INODE 实体和文件段的讨论将在日后的文章里说明。）

沿着每个 FSP_HDR 或者 XDES 页都会有一个 IBUF_BITMAP 页，这个是用来做插入缓冲的账本信息，这块内容超出了本文讨论的范围。

系统空间

在 InnoDB 中，系统空间（space 0）是个特殊的存在，它包含一些分配在固定页码上的页，存储着大量对 InnoDB 至关重要的一些信息。跟其他空间一样，系统空间有必备的头3页：FSP_HDR、IBUF_BITMAP、INODE。在此之后，有点点不一样：

以下页会被分配：

• 第3页（首个是第0页，译者注）：页类型为 SYS，插入缓存的头部和账本信息

• 第4页：页类型为 INDEX，插入缓冲索引结构的根页

• 第5页：页类型为 TRX_SYS，有关系到操作 InnoDB 事务系统的信息，例如最近事务 ID 、MySQL 二进制日志信息、双写入缓冲区（double write buffer extends）的位置

• 第6页：页类型为 SYS，该页内容为首个回滚段。其他的页（或整个区）根据需要存储回滚数据

• 第7页：页类型为 SYS，数据字典的头，拥有创建数据字典索引的根页码。这个信息在寻找别的索引（表）的时候是必备的，因为它们的根页码也放在数据字典里。

• 第64-127页：第一个64页（一个区）组成的块（block）是在双写入缓冲里。双写入缓冲是 InnoDB 恢复机制里的一部分。

• 第128-191页：第2个双写入缓冲块。

其他页会按需分配给索引、回滚段、重做日志等

单表空间文件

InnoDB 提供“单表文件”模式，就是为每个 MySQL 表建一个文件（这个文件就是上述的“空间”）。对这个特性，一个更好的名字是“单表空间”。.idb 文件以下面结构创建给每一张表：

忽略“快速创建索引”在运行时加索引的情况，在3个必要的初始化页之后，接下来分配的页是表中各个索引的根页，按表创建时索引定义的顺序。第3页时聚集索引的根，第4页时首个二级键的根，等等。

当大多数 InnoDB 的账本结构存储在系统空间，大多数页按照单表空间的模式以 INDEX 的页类型来存储表数据。

下期预告

下一篇会来看 InnoDB 的空闲空间管理：区描述符、文件段（inode）、清单。

后记

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