MySQL之InnoDB存储页的独立表空间解读

1、背景

我们往一张表里插入的行数据是存储在页上的，一张页的大小为16KB，数据量大的时候一张页不可能存储完一张表里的所有数据，所以需要多张页来进行存储，这多张页所在的存储空间就叫表空间，表空间分为系统表空间和独立表空间，接下来就讲一下独立表空间上是如何存储页的。

2、独立表空间

【1】php表空间大小

之前讲过页的组成，我们再来看一下页的通用部分File Header(38字节大小)的组成：

File Header里的页号由4字节组成，也就是32位，所以一个表空间最多能存储2³²个页，每个页按照16KB的大小来算，一个表空间最多可以存储64TB的大小的数据

【2】区

表空间里每连续64个页组成一个区，一个页按16KB大小来算，一个区的大小就为64*16KB=1pythonMB，如下图表示：

【3】组

表空间上连续256个区就为一个组，区0到区255就为第一个组，区256到区511就为第二个组，剩下的以此内推，需要注意的是，第一个组的前三个页的类型是固定，其它组的前两个页类型是固定的，在讲这些页之前我们先看一下页的类型有几种：

再看组的表结构图，如下图：

【4】段

一个索引有叶子节点和非叶子节点，存放叶子节点所在区的集合就叫叶子段，存放非叶子节点所在区的集China编程合就叫非叶子段，一个索引有两个段。

【5】区的类型

段就是索引中叶子节点和非叶子节点所在区的集合，一个索引两个段，一个区64个页，数据量小的时候用一个区来作为存储单位十分浪费空间，所以就有了碎片区的概念，在数据量小的时候段就以碎片区中的页为单位来分配空间，数据量大的时候就以区为单位来分配存储空间，碎片区不属于任何段，并且碎片区里的页可以存储多个索引的数据，区的类型有如下几种：

【6】XDES Entry区结构

InnoDB中每一个区都对应一个XDES Entry结构，其组成图如下：

XDES Entry结构字段含义如下：

List Node结构字段含义如下：

【7】XDES Entry链表

在数据量比较小的时候，段是以碎片区中的页为单位来分配存储空间的，插入数据方式如下：

• 1、查找表空间中状态为FREE_FRAG的区，找到了就取出零碎的页把数据插进去，
• 2、没找到就申请一个状态为FREE的区，将状态变为FREE_FRAG，再取出零碎的页将数据插入进去，
• 3、之后再插入数据当没有零碎的页可用时状态就变为FULL_FRAG。

快速查找这3个类型的区通过3个链表来查找，这3个链表是属于表空间独有的，3个链表如下：

当一个段中的数据超过32个零碎的页之后，就以区为单python位来分配存储空间了，此时每个段都涉及3个链表，注意每个段都有3个链表，3个链表如下：

【8】XDES Entry链表基节点

为了快速找到XDES Entry链表的头和尾，InnoDB中设计了链表基节点结构List Base Node，其结构图如下：

【9】INODE Entry段结构

段也有一个对应的结构INODE Entry，其结构如图：

INODE Entry结构字段含义如下：

【10】FIL_PAGE_TYPE_FSP_HDR页类型

表空间第一个组中第一个页的类型为FIL_PAGE_TYPE_FSP_HDR，结构如下：

FIL_PAGE_TYPE_FSP_HDR字段解释：

File Space Header结构字段解释：

【11】FIL_PAGE_IBUF_BITMAP页类型

表空间所有组的第二个页的类型为FIL_PAGE_IBUF_BITMAP，用于InnoDB存储引擎中事务日志缓冲区，与插入缓冲有关，后面再讲。

【12】FIL_PAGE_INODE页类型

第一组第三个页类型就为FIL_PAGE_INODE，用于存储段结构INODE Entry，其页结果如图：

FIL_PAGE_INODE页类型字段解释如下：

可以看到一个FIL_PAGE_INODE类型的页最多存储85个INODE Entry段结构，如果超过85个，就需要申请其它FIL_PAGE_INODE类型的页来进行存储了，所有FIL_PAGE_INODE类型的页会组成两个链表，这两个链表存储在FIL_PAGE_TYPE_FSP_HDR类型页的File Space Header结构里，链表如下：

存储一个INODE Entry结构的过程如下：

• 1、从SEG_INODES_FULL链表中取出一个页去存储INODE Entry段结构，
• 2、如果页上的INODE Entry段机构存储满了就放入SEG_INODES_FREE链表，
• 3、如果SEG_INODES_FULL链表为空，就从表空间所属的FREE_FRAG链表中取出一个零碎页，修改其类型为FIL_PAGE_INODE，再放入SEG_INODES_FULL链表中。

【13】FIL_PAGE_TYPE_XDES页类型

表空间第一个组之外的其它组的第一个页类型为FIL_PAGE_TYPE_XDES，和FIL_PAGE_TYPE_FSP_HDR页类型差不多，相比少了一些其它属性，其结构图如下：

【14】索引关联INODE Entry段结构

一个索引有两个段，它们之间是这样关联起来的，数据页组成的页类型中有两个字段如下：

这两个字段各对应一个Segment Header结构如下：

通过Segment Header就能很方便找到索引对应的INODE Entry段结构，并且只需要在B+树的根节点中定义这两字段。

3、总结

本文主要讲解独立表空间的组成部分，涉及到页、区、组还有各种结构等，后续可以再讲解系统表空间的组成，和独立表空间类似。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持编程China编程(www.chinasem.cn)。