《MySQL系列》01 InnoDB行記錄存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
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前言
我們平時(shí)在向MySQL數(shù)據(jù)庫表中插入數(shù)據(jù)時(shí)，實(shí)際數(shù)據(jù)是以行記錄的格式存儲(chǔ)在磁盤上的，本篇我們就一起來詳細(xì)的了解下MySQL的行記錄格式，理解了行記錄的格式有助于我們后面了解MySQL如何快速在頁中定位出行記錄，以及MySQL的版本控制鏈，事務(wù)隔離級(jí)別等等，行記錄格式是許多MySQL核心知識(shí)的基礎(chǔ)。
InnoDB行記錄類型
MySQL中總共提供了四種類型的行格式：Compact,Redundant,Dynamic,Compressed。
在創(chuàng)建表或修改表的時(shí)候可以指定行記錄的格式create table 表名 row_format=行格式名alter table 表名 row_format=行格式名
知道就行，不需要去記住，基本上使用不到
Compact行格式
在四種類型的行格式中，我們主要來學(xué)習(xí)Compact格式，其他格式的行記錄類似；
從圖中我們可以看出行記錄主要是由4部分組成：變長字段長度、Null值列表，行記錄頭信息以及列的真實(shí)數(shù)據(jù)
變長字段長度列表
在MySQL中很一些變長的數(shù)據(jù)類型（varchar，text等），MySQL需要知道這些數(shù)據(jù)的實(shí)際長度，這樣才能正確的在真實(shí)數(shù)據(jù)中取出對(duì)應(yīng)列的數(shù)據(jù)，所以變長字段是由兩部分組成：
真實(shí)數(shù)據(jù)的長度 真實(shí)數(shù)據(jù)的字節(jié)
每個(gè)變長字段的長度要么用1字節(jié)要么用2字節(jié)表示，由此就決定了每個(gè)字段的最大字節(jié)數(shù)是65535；
假如字符類型若為gbk，每個(gè)字符最多占2個(gè)字節(jié)，最大長度不能超過32766; 假如字符類型若為utf8，每個(gè)字符最多占3個(gè)字節(jié)，最大長度不能超過21845。
那到底什么時(shí)候選用1字節(jié)什么時(shí)候選用2字節(jié)呢？
這里需要定義三個(gè)變量：w,m,l
假如使用的字符集是utf8mb4，每個(gè)字符占用的字節(jié)數(shù)是4字節(jié)，那么w=4；假如字符類型若為utf8，每個(gè)字符最多占3個(gè)字節(jié)，那么w=3; 所以w表示字符集中每個(gè)字符所占的字節(jié)數(shù) varchr(m)，這里m表示的是定義的字符的長度 l 表示的是該字段真實(shí)數(shù)據(jù)占用的字節(jié)數(shù)
當(dāng) m*w <= 255；表示該字段定義的最大長度都不會(huì)超過1字節(jié)，那么該字段的長度就用1字節(jié)表示
當(dāng) m*w > 255 && l<=127; 表示該字段定義的長度可能會(huì)超過1個(gè)字節(jié)，但是當(dāng)前的實(shí)際長度是小于127的，可以用1個(gè)字節(jié)表示
當(dāng) m*w > 255 && l>127; 用2字節(jié)來表示該字段的長度
思考：為什么與l比較的值是127呢？當(dāng)我們定義的變長字段可能大于255（也就是超過一個(gè)字節(jié)）時(shí)，MySQL如何才能知道當(dāng)前讀取的字節(jié)該字段的完成字段長度，還是該字段的半個(gè)字段長度，為了解決這個(gè)問題，MySQL使用了1字節(jié)的首位，當(dāng)首位為0表示當(dāng)前是1字節(jié)，當(dāng)首位為0表示當(dāng)前長度是2字節(jié)；由于占用了1字節(jié)的首位，所以剩下7位所能表示的最大值是127
變長字段不會(huì)存儲(chǔ)為Null列的長度；其次并不是行記錄中一定需要變長字段長度這段內(nèi)容，如果行記錄中沒有定義變長字段或者是變長字段都為Null，那么就不會(huì)有變長字段長度這部分
變長字段占用的字節(jié)數(shù)按照順序逆序存儲(chǔ)
Null值列表
一條記錄中某些列通?？赡茉试S為null，所以Compact行格式把這些允許為null的進(jìn)行了統(tǒng)一管理；
首先統(tǒng)計(jì)出表中定義的哪些列允許為null 如果表中的字段都不能為空，那么就不存在null值列表；如果存在允許為null的字段，那么就按照字段的順序?yàn)槊總€(gè)字段對(duì)應(yīng)一個(gè)二進(jìn)制位，當(dāng)二進(jìn)制位為1時(shí)表示該列值為空；當(dāng)二進(jìn)制位位0時(shí)表示該列值不為空 Null值列表必須有整數(shù)個(gè)字節(jié)來表示，所以對(duì)應(yīng)沒有占用的位使用0補(bǔ)位
行記錄的頭信息
頭信息中主要包含了6個(gè)字段，其中5個(gè)字段也是在面試中經(jīng)常被問到的，為了方便記憶，我們把5個(gè)字段對(duì)應(yīng)到手的5根指頭：
n_owned（拇指）: 一個(gè)數(shù)據(jù)頁會(huì)被分成很多個(gè)組，每組最后的一條記錄該字段為1，其他記錄該字段為0，就像分組中所有的記錄的大哥；（對(duì)應(yīng)拇指）
deleted_flag（食指）: 標(biāo)記該記錄是被刪除的；當(dāng)記錄被刪除時(shí)不會(huì)真實(shí)刪除，而是用該字段標(biāo)記，并且把所有刪除的記錄使用鏈表連接起來，以后的文章會(huì)繼續(xù)說到這個(gè)字段。（想象下你平時(shí)挖鼻屎是不是用的食指）
heap_no（中指）: 表示當(dāng)前記錄在數(shù)據(jù)頁中的相對(duì)位置（MySQL使用該字段來表示記錄位置，可以和中指對(duì)應(yīng)，不可描述）
record_type（無名指）: 表示當(dāng)前記錄屬于哪種類型，（無名指用來帶戒指的，與分類有關(guān)，可以把人分為已婚和未婚，）
0表示普通記錄 1表示目錄項(xiàng)記錄，索引中非葉子結(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)記錄都是1 2表示infrmum記錄，每個(gè)數(shù)據(jù)頁中至少會(huì)有兩條記錄，其中最小記錄的record_type=2 3表示Supremum記錄，每個(gè)數(shù)據(jù)頁中至少會(huì)有兩條記錄，其中最大記錄的record_type=3 next_record（小拇指）: 存放下一條記錄的相對(duì)位置（當(dāng)數(shù)數(shù)時(shí)，左手的小拇指數(shù)完之后就該換右手了，和next_record表達(dá)的意思類型）
最后一個(gè)字段min_rec_flag : B+樹中每層非葉子結(jié)點(diǎn)最小目錄項(xiàng)記錄該字段為1；該字段相對(duì)于其他5個(gè)字段顯得不那么重要，不會(huì)影響理解B+樹索引
隱藏列
除了用戶自定義的數(shù)據(jù)列以外，MySQL還會(huì)為每行記錄生成3個(gè)隱藏列
row_id: 行ID，記錄的唯一標(biāo)識(shí)；當(dāng)用戶在表中定義了主鍵字段就優(yōu)先選擇用戶定義的主鍵，如果沒有，就查找是否有定義不為null的唯一索引，如果有就把該列作為主鍵，如果沒有MySQL就會(huì)生成一列row_id隱藏列作為主鍵 trx_id: 事務(wù)的ID；該字段對(duì)于實(shí)現(xiàn)一致性視圖和事務(wù)隔離級(jí)別至關(guān)重要，以后會(huì)詳細(xì)說明 roll_pointer: 回滾指針，指向的是該記錄的上一個(gè)版本號(hào)，MySQL的MVCC主要就是通過這個(gè)字段來實(shí)現(xiàn)的。
溢出列
MySQL中所有的行記錄都會(huì)被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)頁中，每個(gè)數(shù)據(jù)頁的大小是16KB，也就是16384個(gè)字節(jié)；在前面我們講過變長字段的長度可以用兩個(gè)字節(jié)來表示，所以列的最大長度可以是65535，當(dāng)遇到這種極端情況時(shí)，一個(gè)數(shù)據(jù)頁是存儲(chǔ)不下這一條記錄的。
Compact行格式針對(duì)這種情況的處理方式是在真實(shí)的數(shù)據(jù)處記錄該列的一部分?jǐn)?shù)據(jù)（768字節(jié)），其他多余的數(shù)據(jù)會(huì)存儲(chǔ)到新的數(shù)據(jù)頁中（溢出頁），然后在該記錄中使用20個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)頁的地址
溢出頁與溢出頁之間使用的鏈表相連接
其他的行記錄格式：
Redundant：MySQL5.0之前的格式，直接忽略
Dynamic,Compressed與Compact很像，只是在溢出列的處理有些差異，他們只會(huì)在真實(shí)數(shù)據(jù)列中使用20個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)溢出頁的地址
面試題
char(M)定義的字段，在變長字段的長度列表中會(huì)記錄該字段的長度嗎？
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