MySQL 一行记录是怎么存储的？

MySQL 的数据存放在哪个文件？

MySQL 存储的行为是由存储引擎实现的，不同的存储引擎保存的文件自然也不同。 对于InnoDB

每个数据库以 database 为名的目录存放在mysql数据文件夹下

文件夹通过mysql命令行 show variables like 'datadir'; 查看，不同的安装方式不一定 一张数据库表的数据是保存在「表名字.ibd」的文件里的，这个文件也称为独占表空间文件。

表空间文件的结构是怎么样的？

1、段（segment）

表空间是由各个段（segment）组成的，段是由多个区（extent）组成的。段一般分为数据段、索引段和回滚段等。

• 索引段：存放 B + 树的非叶子节点的区的集合；
• 数据段：存放 B + 树的叶子节点的区的集合；
• 回滚段：存放的是回滚数据的区的集合，事务隔离的 MVCC 利用回滚段实现了多版本查询数据。

2、区（extent）

区的大小确实是 1MB（16KB 页 ×64）

• 当表数据量较小时，先按页分配；
• 超过半区后切换为按区分配，避免碎片化；
• 以顺序I/O的优势加速查询

3、页（page）

最小单元，默认每个页的大小为 16KB意味着数据库每次读写都是以 16KB 为单位的，一次最少从磁盘中读取 16K 的内容到内存中，一次最少把内存中的 16K 内容刷新到磁盘中。

4、行（row）

数据库表中的记录都是按行（row）进行存放的，每行记录根据不同的行格式，有不同的存储结构。

InnoDB 行格式有哪些？

InnoDB 提供了 4 种行格式，分别是 Redundant、Compact、Dynamic 和 Compressed 行格式。其中Redundant废弃，其余三个格式类似

Compact 行格长这样：

可以看到，一条完整的记录分为「记录的额外信息」和「记录的真实数据」两个部分。

记录的额外信息

记录的额外信息包含 3 个部分：变长字段长度列表、NULL 值列表、记录头信息。

1. 变长字段长度列表

只出现在数据表有变长字段的时候。

varchar(n) 和 char(n) 的区别是char 是定长的，varchar 是变长的。

要把数据占用的大小存起来，存到「变长字段长度列表」里面，读取数据的时候才能根据这个「变长字段长度列表」去读取对应长度的数据。TEXT、BLOB 等变长字段也是这么实现的

2. NULL 值列表

如果存在允许 NULL 值的列，则每个列对应一个二进制位（bit），二进制位按照列的顺序逆序排列。

• 二进制位的值为1时，代表该列的值为 NULL。
• 二进制位的值为0时，代表该列的值不为 NULL。

另外，NULL 值列表必须用整数个字节的位表示（1 字节 8 位），如果使用的二进制位个数不足整数个字节，则在字节的高位补 0。

当数据表的字段都定义成 NOT NULL 的时候，这时候表里的行格式就不会有 NULL 值列表了，所以建议这样设置节省至少1字节空间。（9个字段就需要两个字节空间）

3. 记录头信息

记录头信息中包含的内容很多，我就不一一列举了，这里说几个比较重要的：

• delete_mask：标识此条数据是否被删除。

  • delete 操作不会立即删除，只是将 delete_mask 标记为 1。响应更快一点。
  • 对于MVCC而言，如果某条记录被删除了，但是因为这条记录物理上依旧存在，所以不会导致出现查询的记录出现减少（因为如果实际物理删除了，那么也就找不到这一行的trx_id是否在当前事务可见，其他事务删除会导致当前事务的多次查询结果集不同）
  • InnoDB有一个后台进程（称为“purge”进程）会定期扫描并删除这些已标记为删除的记录（且这些记录没有被任何事务引用，类似于JVM的垃圾回收），从而回收磁盘空间。这个过程是异步的，不会影响正常的事务处理。当这条记录被purge进程实际清理了之后，就不能再恢复了

• next_record：下一条记录的位置。记录与记录之间是通过链表组织的。

  • next_record指向下一条记录在聚簇索引中的逻辑位置。帮助InnoDB在读取数据时能够按照聚簇索引的顺序遍历记录

• record_type：表示当前记录的类型，0 表示普通记录，1 表示 B+树非叶子节点记录，2 表示最小记录，3 表示最大记录

记录的真实数据

记录真实数据部分除了我们定义的字段，还有三个隐藏字段，分别为：row_id、trx_id、roll_pointer，我们来看下这三个字段是什么。

• row_id
  • 不是必须
  • 没有指定主键和唯一索引时 InnoDB自动添加
  • 占用6个字节
• trx_id
  • 事务 id，表示这个数据是由哪个事务生成的。
  • trx_id 是必需的，占用 6 个字节。
• roll_pointer
  • 这条记录上一个版本的指针。
  • roll_pointer 是必需的，占用 7 个字节。

varchar(n) 中 n 最大取值为多少？

varchar(n) 字段类型的 n 代表的是最多存储的字符数量，并不是字节大小。 ascii：一个字符一个字节 UTF-8:一个字符三个字节 utf8mb4：一个字符四个字节

MySQL 规定除了 TEXT、BLOBs 这种大对象类型之外，其他所有的列（不包括隐藏列和记录头信息）占用的字节长度加起来不能超过 65535 个字节。

一行记录最大能存储 65535 字节的数据，但是这个是包含「变长字段字节数列表所占用的字节数」和「NULL 值列表所占用的字节数」。所以，我们在算 varchar(n) 中 n 最大值时，需要减去这两个列表所占用的字节数。

可用字符数，变长字段字节数2个字节（一个字节最大255，两个字节65535）

• 如果允许为NULL，剩余65535-2-1=65532（一个 NULL 值列表）
• 否则剩余 65535-2 = 65533
• 如果是ascii字符及，那么就是字符数量
• 如果是UTF-8，需要除上3
• 如果是utf8mb4，需要除上4
• 多个字段，需要减去其他字段的长度

行溢出后，MySQL 是怎么处理的？

MySQL 中磁盘和内存交互的基本单位是页，一个页的大小一般是 16KB，也就是 16384字节，而一个 varchar(n) 类型的列最多可以存储 65532字节，一些大对象如 TEXT、BLOB 可能存储更多的数据，这时一个页可能就存不了一条记录。这个时候就会发生行溢出，多的数据就会存到另外的「溢出页」中。

如果一个数据页存不了一条记录，InnoDB 存储引擎会自动将溢出的数据存放到「溢出页」中。

• Compact 行格式：多余部分放在「溢出页」，当前页存储部分数据和指向溢出页的地址
• Compressed 和 Dynamic 行格式：当前页只存储指向溢出页的地址，所有数据都在溢出页

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