MySQL深度剖析之数据在磁盘上存储(2021)

一数据在磁盘上存储格式(row format)

表中的数据在磁盘上存储是有格式的，可以在创建表的时候通过row_format指定，比如MySQL5.0之前的reduntant，MySQL5.0 之后的compact和dynamic，两个差不多，区别在于页面溢出处理上，还有compressed，在dynamic基础上使用了压缩算法，MySQL5.7 默认就是dynamic，我们这里以compact举例子，它格式如图所示：

二变长字段长度列表

MySQL表中有些字段长度不固定，是动态的，比如varchar，而tinyint smallint int bigint float boolean char 长度都是固定的。而数据存储又是紧挨着的，所以怎么样知道哪些数据是一行，哪些数据是哪一个字段的，我们比如表字段和数据是这样的：

那么我们知道bigint占用8字节，int占用4字节，char默认占用1字节，但是对于三个varchar字段却是不知道占用多少字节，所以用一个变长字段长度列表逆序表示字段长度，第一行数据的变长字段长度列表逆序表示：0x04 0x03 0x09, 第二行数据的变长字段长度列表逆序表示：0x04 0x05 0x04。那么这2行数据可以表示为0x04 0x03 0x09 null值列表头信息 118894019127279619 beautiful men kind 20 F 0x04 0x05 0x04 null值列表头信息 120095254907979779 good women cool 30 G。

三 Null值列表

在表中，有些字段是允许为null值，如果我们在存储时候，将null存储到磁盘，如果很多null,岂不是很浪费磁盘空间，所以通过位来存储，根据字段数量，决定位的长度，但最少都是8位，如果不够8位，即字段长度不够8，则高位用0补齐。并且null值列表也是逆序排序的。

如果可变长字段也允许null值存在，还需要在变长字段长度列表中存储长度为0吗，这是不需要的，变长字段长度列表只是逆序记录不为空的变长字段长度，那怎么才知道这个字段是不是为空的，根据null值列表就知道了，如果对应的可变长字段不为0，则表示有长度，则从变长字段长度列表获取

以上图为例，总共6个字段，只有2个字段允许为null, 那么第一行就是01，表示倒数的第一个允许为null字段并不是null，倒数第二个允许为null的字段为null,因为至少要8位，则是00000001，同理对应的第二行null值列表00000011，表示这个两个字段都是null.

因为null值列表存在变长字段情况，所以为null的变长字段在变长字段列表中不存在，所以的第一行变长字段长度列表 0x04 0x04 0x03，第二行是0x05 0x05那么整个数据的存储是这样的： 0x04 0x04 0x03 00000001 头信息118894019127279619 men kind code 20 0x05 0x05 00000011 头信息120095254907979779 women great 30

四头信息

头信息是一个40位长度比特位，存储着一些额外信息，比如当前行是否已经被删除、下一个记录相对位置、字段数量等等。比如：

五行溢出

我们知道一行数据是放在数据页中的，每一个数据页大小是16KB,如果该行数据超过了16KB,这时候一个数据页存放不下，比如varchar(65535)如果超过65535个字符很可能数据已经超过了16KB,则数据页放不下，这种现象叫做行溢出。常见的容易发生行溢出字段，比如TEXT、BLOB等

怎么解决行溢出呢?

首先：行中的大字段存储一部分数据

然后：同时包含一个20字节的指针指向其他数据页，可能数据页还是放不下，还需要存储到其他数据页，这些数据页最后会构建一个链表，如图示：

六表空间、段、区和数据页

6.1 数据页

我们知道，数据页存储者数据行，但是数据页只是存储着数据行吗，其实不是的，数据行只是它存储的内容之一，它还有些其他东西，比如文件头，数据页头，最大最小记录，数据行，空闲区域、数据页目录，文件尾部。如图示：

其中文件头占38个字节，数据页头占56字节，最大最小记录占26字节，文件尾部占8个字节，空闲区域和数据页目录大小不确定，刚创建的数据页只有空闲区域，没有数据行。当数据行占据的空闲区域越来越多，则空闲区域越来越少，那么空闲区域写完了，则表示这个页写满了。

6.2 数据区(extent)

一个数据区包含多个数据页，由多个连续的数据页组成，每一个区大小为1M，那么数据页大小16K,那么一个区有64个数据页。

6.3 段(segment)

理论上一个表就是一个段，一个段由多个区组成，一般有数据段、索引段、回滚段等，在MySQL数据即索引，数据段即为B+树叶子结点，索引段即为B+树非叶子节点

6.4 表空间(tablespace)

所有的数据都是存储在表空间的，默认情况下所有数据库共享表空间ibdata1, 即所有数据都在表空间里面，如果启用了参数innodb_file_per_table,则每一个表可以对应一个表空间，但是也只是数据、索引存放到都对表空间，回滚、事务等信息还是在共享表空间中。每一个表空间是由不同的段组成。