知识回顾 #

表空间是一个抽象的概念，对于系统表空间来说，对应着文件系统中一个或多个实际文件；对于每个独立表空间来说，对应着文件系统中一个名为“表名.ibd”的实际文件。

页面类型 #

InnoDB是以页为单位管理存储空间的。我们的聚簇索引和其他的耳机索引都是以B+树的形式保存到表空间中的，而B+树的节点就是数据页（这种数据页的类型是FIL_PAGE_IDNEX）。

InnoDB为不同的目的设计了多种不同类型的页面

页面通用部分 #

数据页（即INDEX类型的页）由7部分组成，由两个部分是所有类型的页面通用的：

• File Header：记录页面的一些通用信息。
• File Trailer：校验页是否完整，保证页面在从内存刷新到磁盘后内容是相同的。

File Header部分组成部分如下表所示：

着重强调的点：

• 表空间中的每一个页都对应着一个页号，也就是FILE_PAGE_OFFSET，我们可以通过这个页号在表空间中快速定位到指定的页面。
• 某些类型的页面可以组成链表，链表中相邻的两个页面的页号可以不连续，也就是说它们可以不按照在表空间中的物理位置相邻存储，而是根据FILE_PAGE_PREV和FILE_PAGE_NEXT来存储上一个页和下一个页的页号。
• 每个页的类型由FILE_PAGE_TYPE表示。

独立表空间结构 #

由于表空间中的页太多，为了更好的管理页，InnoDB提出了区（extent）的概念。 一个区默认占用1MB空间大小。无论是系统表空间还是独立表空间，都可以看成是由若干个连续的区组成的，每256个区被划分成一组。

段 #

段是一些零散的页面以及一些完整的区的集合

为什么要有区 #

如果以页为单位来分配存储空间，双向链表相邻的两个页之间的物理位置可能离得非常远。对于传统的机械硬盘来说，需要重新定位磁头位置，也就是会产生随机I/O，会响应磁盘性能。所以应该尽量让页面链表中相连的页的物理位置页相邻，这样在扫描叶子节点中大量的记录时才可以使用顺序I/O。 所以，才引入了区的概念。

总结： 虽然B+树每层节点（页）在物理上不必相邻，但是InnoDB在设计上会使其尽量相邻。目的：减少随机I/O。

为什么要有段 #

为了区分叶子节点和非叶子节点。

叶子节点有自己独有的区，非叶子节点也有自己独有的区。存放叶子节点的区的集合就是一个段，存放非叶子节点的区的集合也是一个段。 一个索引会生成两个段：一个叶子节点段和一个非叶子节点段。

小表与段 #

使用InnoDB存储引擎的表只有一个聚簇索引，一个索引会生成两个段，而段是以区为单位申请存储空间的，一个区默认占用1MB存储空间。 对于只存储几条记录的小表来说，占用2MB存储空间显得浪费。

碎片区 #

为了让小表能充分利用存储空间，InnoDB设计了 碎片区：

• 碎片区中的页可以用于不同的目的，可以用于不同的段。
• 碎片区直属于表空间，并不属于任何一个段。

为段分配存储空间的策略是： #

• 刚开始向表中插入数据时，段时从某个碎片区以单个页面为单位来分配存储空间的。
• 当某个段已经占用32个碎片区页面之后，就会以完整的区为单位来分配存储空间（原先占用的碎片区页面并不会被复制到新申请的完整的区中）。

区的分类 #

区大致可以分为4种类型：

• 空间的区：区中没有任何页面被使用。
• 有剩余空闲页面的碎片区：表示碎片区中还有可以被分配的空闲页面。
• 没有剩余空闲页面的碎片区：表示碎片区中所有的页面都被分配使用，没有空闲页面。
• 附属于某个段的区。

  书中对这部分概念很多，但是我觉得对于后端开发者来说不是很重要，所以就不做记录了。

真实表空间对应的文件大小 #

.ibd文件是自扩展的，随着表中数据的增多，表空间对应的文件页主键增大。

系统表空间 #

系统表空间的结构与独立表空间基本类似，只不过由于整个MySQL进程只有一个系统表空间，系统表空间开头有许多记录整个系统属性的页面。

InnoDB数据字典 #

MySQL除了保存着插入的用户数据之外，还需要保存许多额外的数据。这些数据页成为元数据。InnoDB存储引擎特意定义el一系列内部系统表来记录这些元数据。 这些额外数据包括：

• 某个表属于哪个表空间，表里面有多少列；
• 表对应的每一个列的类型是什么；
• 该表有多少个索引，每个索引对应哪几个字段，该索引对应的根页面在哪个表空间的哪个页面。
• 该表有哪些外键，外键对应哪个表上的哪些列。
• 某个表空间对应的文件系统上的文件路径是什么。

MySQL数据字典用来存存储关于数据库、表、索引、列等对象的元数据。