InnoDB逻辑存储结构

知识点:

  • mysql创建主键:
    • 首先判断表中是否有非空的唯一索引,如果有,则该列为主键
    • 如果不符合上述条件,存储引擎会自动创建6个字节大小的指针
    • 当表中有多个非空唯一索引,会按照索引的顺序选择第一个索引作为主键

InnoDB逻辑存储结构

先看逻辑图:

图1
  • 表空间Tablespace(ibd文件)
  • 段Segment(一个索引2个段)
  • 区Extent(1MB):64个Page
  • 页Page(16KB):磁盘管理的最小单位
    • 一个B+树节点就是一个页(16KB)
    • 页的编号可以映射到物理文件偏移
    • B+树叶子节点前后形成双向链表
图2
  • 行Row
  • 字段Field

InnoDB Page详细讲解

  • 基本概念:
    • Page的默认大小为16KB,每个Page用32位的数字标记,因此一共有2^32个Page,每个表空间一共有64TB的容量。
    • 每个Page都有一个offset,page0的offset为0,而page1的offset为16384(16KB)。
    • Page的结构为下图所示:


      Page结构

      从图中看出,每个Page有38字节头和8字节的尾。FIL头和尾的结构如下所示:


      Header和Trailer

      每个Page占用16KB,64个连续的Page放在一起一共占用1MB,称为一个Extent,多个Extent组合在一起就是一个表空间,也叫表文件,如下图所示:
      Space File

InnoDB索引结构存储(从Page角度理解):

  • 页:存储的最小单位,InnoDB使用32位比特来表示一个页号,因此InnoDB能保存的最大容量为(2^32)*16KB。


    图3

    如图所示:每个页保存前一页和后一页的指针,各4个字节。此外页头信息还包括页类型和页号。


    图4

    从图中看出,页中间存放着数据库中的数据记录,其中第一条记录是系统记录,Supermum用来保存数据记录的尾指针,而Infimum用来保存数据记录的头指针。User Record在页中以单链表的形式存储。
    图5

    记录和Page组合起来就是完整的数据格式。见下图所示:


    图6

    User Record可以分为四种格式:
  • 主索引树的非叶子节点:非叶子节点保存主键和指针
  • 主索引树的叶子节点:叶子节点保存主键,并且保存主键记录
  • 辅助索引的非叶子节点:保存非主键键值,以及指针
  • 辅助索引的叶子节点:保存非主键键值,以及主键(通过主键查询获取记录)
图7

下面看看主键索引的结构图,只包含主键非叶子节点索引和主键叶子节点索引。

图8

从B+树的角度理解InnoDB索引存储:

InnoDB B+树索引主要有叶子节点和非叶子节点两种类型。叶子节点包含数据,非叶子节点只包含指针。

  • 叶子节点:


    图9
  • 非叶子节点:


    图10

    从图中可以看出,非叶子节点中保存的是最小键值子节点的Page值,而叶子节点中保存的是数据记录。B+树是平衡树,同一层可以有多个节点,称为兄弟节点,兄弟节点之间通过双向链表连接。如下图叶子节点,在同一层次:


    图11

    下面举个例子来看B+树一个root节点的结构:

    图12

    则B+树数据结构如下图所示:


    图13

    如果数据量变多,则B+树会增加到多层:
    图14
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