存储结构

MySQL存储的结构

• 记录: Record
• 页: Page
• 区: extent
• 组:
• 段: Segement
• 表: Table
• 库

记录: Record

记录与记录之间连成单向链表, 便于二分查找到页面最小记录向后遍历查询.

页: Page

这是MySQL存储最基本的单位, 一般为16KB, 页与页之间连成双向链表, 便于双向查询.

区: Extent

对于16KB的页来说 连续的64个页就是一个区, 也就是说一个区默认占用1MB空间大小.

在表中数据量很大时, 为某个索引分配空间的时候就以区为单位分配, 甚至是一次分配多个区, 来减少磁盘I/O. 但由于数据量较小时, 这种策略会造成存储空间浪费, 因此提出了Fragment碎片区的概念, 直属于表空间

区的分类:区有4种状态

• 空闲区 FREE
• 有剩余页面的碎片区: FREE FRAG
• 没有剩余页面的碎片区 FREE FRAG
• 附属于某个段的区 FSEG

每个区都对应一个XDES Entry结构, 这个结构记录了对应的区的一些属性

区与区之间可以通过List Node中的来连成一个双向链表.

连成链表有什么特殊用处呢? 等谈到段的概念再来解释.

组

每256个区被划分为一个组.组的前几页是用于管理组的, 由于页面的大小有限, XDES Entry结构大小为40字节, 所以才把256个区分为一组, 在每组的第一个页面存放256个XDES Entry 结构.

此外, 由于第一个组的第一个页面有些特殊, 它也是整个表空间的第一个页面, 因此也记录的表空间的一些属性, 为了区分命名, 将其命名为FSP_HDR, 含有File Space Header等, 其他部分与XDES差不多.

此外, 索引页和数据页分开在不同的区, 存放叶子节点的区的集合算是一个段, 存放非叶子节点的区的集合也算是一个段.

段: Segment

段不是一个物理上的区域, 是一个逻辑上的概念,由一些完整的区和若干零散页面组成.

像每个区都有对应的XDES Entry来记录这个区的属性一样, InnoDB的设计者为每个段都定义了一个INODE Entry来记录这个段的属性, 方便管理段.

第一个分组中的第三个页面类型是INODE, 用于存储INODE Entry.

• Segment ID: 记录段的编号
• NOT_FULL_N_USED: 在NOT_FULL链表中已经使用了多少个页面
• 3个List Base Node分别为段的FREE,NOT_FULL,FULL链表的头节点和尾节点
• Magic Number: 用来标记这个INODE Entry是否已经被初始化.
• Framgent Array Entry: 对应一些零散的页面, 表示一些零散的页面页号.

如何快速定位各种状态的区呢?

前面提到各种状态的区会通过List Node连成链表, 通过三种List Base Node可以快速定位在段中各种不同状态的区的头节点, 从而快速获取需要的区来存储数据.

每一个索引都对应两个段 每个段都会维护如下个链表.

• Free 链表
• NOT_FULL 链表
• FULL链表

​ 这就可以快速定位需要的区, 使用该页面后, 页面的状态改变, 继而从该状态的链表移动到转换后状态的链表.

如图中描述, .每个INODE Entry 结构占用 192 字节 个页面中可以存储 85 个这样的结构. 那如果该结构不够用了怎么办?

类似段中的三种区域链表, 将是否有空闲INODE Entry结构分成2类, 用SEG_INODES_FULL和SEG_INDOE_FREE链表连接起来, 基节点位于FSP_HDR类型页面的File Space Header中

说到这里, 我们来总结一下共有哪些结构连成了链表吧

• 便于表空间管理段, 第一个组中的第第一个区的第一个页面, 即FSP_HDR页面里头的File Space Header , 将每个段的INODE以是否有空闲的INODE Entry分类, 连成两条链表SEG_INODE_FULL 和SGE_INODE_FREE链表.
• 便于段管理使用区, 段中的INODE Entry中记录了三种状态的区域的基节点, FREE, NOT_FULL和Full链表
• 页面之间形成双向链表
• 页面中的记录之间形成单向链表.

此外, 由于段的三种区存储空间是从表空间分配而来, 因此

• 表空间也有三种链表FREE, FREE_FRAG和FULL_FRAG链表, 基节点位于FSP_HDR页面的File Space Header, 便于管理分配各种区.

Other Tips

我们知道，一个索引会产生两个段，分别是叶子节点段和非叶子节点段，而每个段都会对 应一个 INODE结构. 我们 怎么知道某个段对应哪个INODE Entry结构呢?

索引页(INDEX页) 中有一个Page Header部分

其中的 PAGE BTR_SEG_LEAF PAGE_BTR_SEG_TOP 都占用 10 字节，它们其实对应一个名为 Segmen Header 的结构，如图 9- 所示.

这样就很清晰了， Page_BTR_SEG_LEAF 记录着叶子节点段对应的 INODE Entry结构的 地址是哪个表空间中哪个页丽的哪个偏移量

PAGE_BTR_SEG_TOP 记录着非叶子节点段对应 INODE Entry结构的地址是哪个表空间中哪个页面的哪个偏移量.

这样, 索引和对应的段的关系就建立起来了. 不过需要注意的点是, 因为一个索引只对应两个段，所以只需要在索引的根页面中记录这两个结构即可.