MySQL存储结构详解：段、区、页、行

MySQL的InnoDB存储引擎采用了一种层次化的存储结构，包括表空间(tablespace)、段(segment)、区(extent)、页(page)和行(row)。下面我将结合源码(基于MySQL 8.0)详细解释这些概念。

1. 行(Row)

行是InnoDB存储数据的最小逻辑单位，对应表中的一行记录。

行格式

InnoDB支持多种行格式(由innodb_default_row_format控制)：

COMPACT
DYNAMIC(默认)
COMPRESSED
REDUNDANT

在源码中，行格式的定义主要在storage/innobase/include/row0types.h中：

/* Precise data types */
typedef byte dict_index_t;
typedef byte dict_table_t;
typedef byte dtuple_t;    /* data tuple(row) */
typedef byte dfield_t;    /* data field */

行存储结构

在DYNAMIC行格式下，行存储结构如下：

变长字段长度列表
NULL值标志位
事务ID和回滚指针
列数据

源码中行的处理主要在storage/innobase/row/目录下，如row0mysql.cc中处理行与MySQL格式的转换。

InnoDB行格式：

Compact、Redundant、Dynamic（默认是这个行结构）和Compressed

Compact

变长字段长度列表：统计可变长字段内容对应的字节（分块、按字段顺序存储）

NULL标志位：标志每一位是不是为空

例子：

有报错

原因：每一行最大的占用空间确实是65535个字节，但是由于c是可变长且需要标志是否为空，所以需要在每一行开辟出变长字段长度列表和NULL标志位。所以sql不能够执行成功。

65532就可以了

变长1字节，NULL2字节

create test(
c varchar(65535)
) CHARSET = ascii ROW_FORMAT = Compact

记录头信息：里面有个字段：next_record：指向下一行的地址

行溢出（Compact、Dynamic）

假如一个页存不下一整行的数据，行结构为Compact、Redundant时

会把一部分数据和下一页的地址（20个字节）存在第一页，其他数据再放在第二页，以此类推。

而Dynamic则是会

在第一页存放下一个数据页的地址，不放数据。

Compressed

会用压缩算法对数据进行压缩

2. 页(Page)

页是InnoDB磁盘管理的最小单位，默认大小为16KB(可通过innodb_page_size配置)。

页结构

在源码storage/innobase/include/page0types.h中定义了页的基本结构：

/** File page typedef */
typedef byte page_t;

页的主要组成部分：

文件头(Fil Header) - 38字节
页头(Page Header) - 56字节
最小和最大记录(Infimum + Supremum)
用户记录(User Records)
空闲空间(Free Space)
页目录(Page Directory)
文件尾(Fil Trailer) - 8字节

页类型

在storage/innobase/include/fil0types.h中定义了多种页类型：

/** Page types */
enum page_type_t {
    FIL_PAGE_INDEX = 17855,       /* B-tree node */
    FIL_PAGE_UNDO_LOG = 2,        /* Undo log page */
    FIL_PAGE_INODE = 3,           /* Index node */
    FIL_PAGE_IBUF_FREE_LIST = 4,  /* Insert buffer free list */
    // ... 其他类型
};

3. 区(Extent)

区是由连续的页组成的物理结构，每个区默认包含64个页(16KB * 64 = 1MB)。

区的管理

在源码storage/innobase/fsp/fsp0fsp.cc中管理区的分配和释放：

/** Allocates a new free extent.
@param[in]      space           tablespace
@param[in]      hint            hint of which extent would be desirable: any page
                                in the extent
@param[in]      file            file name
@param[in]      line            line where called
@param[in,out]  mtr             mini-transaction
@return extent descriptor, NULL if cannot be allocated */
buf_block_t *
fsp_alloc_free_extent(
    fil_space_t *space,
    page_no_t   hint,
    const char *file,
    ulint       line,
    mtr_t       *mtr);

区分为几种类型：

FREE: 完全空闲的区
FREE_FRAG: 有部分空闲页的区
FULL_FRAG: 没有空闲页的区
FSEG: 属于某个段的区

4. 段(Segment)

段是逻辑上的概念，由一个或多个区组成。每个索引有两个段：

叶子节点段(leaf segment)
非叶子节点段(non-leaf segment)

段的管理

在源码storage/innobase/include/fsp0types.h中定义了段的结构：

/** File segment header data structure */
struct fseg_header_t {
    /* space id of the inode */
    space_id_t space;
    /* page number of the inode */
    page_no_t page;
    /* byte offset of the inode */
    ulint offset;
};

段的管理主要在storage/innobase/fsp/fsp0fsp.cc中：

/** Creates a new segment.
@param[in]      space_id        space id
@param[in]      page            page number
@param[in]      byte_offset     byte offset of the created segment header
@param[in]      file            file name
@param[in]      line            line where called
@param[in,out]  mtr             mini-transaction
@return the block where the segment header was created, NULL if could not
create segment because of lack of space */
buf_block_t *
fseg_create_general(
    space_id_t      space_id,
    page_no_t       page,
    ulint           byte_offset,
    const char *    file,
    ulint           line,
    mtr_t *         mtr);

5. 表空间(Tablespace)

表空间是段的集合，分为：

系统表空间(ibdata1)
独立表空间(每个表一个.ibd文件)
通用表空间
临时表空间

在源码storage/innobase/include/fsp0types.h中定义了表空间结构：

/** Tablespace memory object */
struct fil_space_t {
    // ... 各种成员变量
};

层级关系总结

表空间(Tablespace)
    ↓
段(Segment) → 叶子段/非叶子段
    ↓
区(Extent) → 1MB(64个16KB页)
    ↓
页(Page) → 16KB
    ↓
行(Row) → 实际数据记录

源码中的关键函数

行操作：storage/innobase/row/row0*
页操作：storage/innobase/page/page0*
区操作：storage/innobase/fsp/fsp0*
段操作：storage/innobase/fsp/fsp0fsp.cc
表空间：storage/innobase/fil/fil0fil.cc

这种层次化的设计使得InnoDB能够高效地管理磁盘空间，同时提供良好的性能。

posted @ 2025-08-27 13:00 NeoLshu 阅读(10) 评论(0) 收藏举报来源

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