InnoDB是如何存储数据的

千里之行，始于足下。
—— 老子

MySQL支持多种存储引擎，不同的存储引擎，存储数据的方式也是不同的，我们最常使用的是InnoDB存储引擎。

记录是按照 行 来存储的，但是数据库的读取并不以 行 为单位，否则一次读取（也就是一次I/O操作）只能处理一行数据，效率会非常低。

因此，InnoDB的数据是按 数据页 为单位来读写的，也就是说，当需要读一条记录的时候，并不是将这个记录本身从磁盘读出来，而是以 页 为单位，将其整体读入内存。

数据库的I/O 操作的最小单位是 页 ，InnoDB数据页的默认大小是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16KB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。

数据页包括七个部分：

这7个部分的作用如下图：

在File Header中有两个指针，分别指向上一个数据页和下一个数据页，连接起来的页相当于一个双向的链表，如下图：

采用链表的结构是让数据页之间不需要是物理上的连续的，而是逻辑上的连续。

数据页的主要作用是存储记录，也就是数据库的数据，所以要搞清楚数据页中的User Records是怎么组织数据的。

数据页中的记录按照 主键 顺序组成单向链表，单向链表的特点就是插入、删除非常方便，但是检索效率不高，最差的情况下需要遍历链表上的所有节点才能完成检索。

因此，数据页中有一个 页目录，起到记录的索引作用，就像书那样，针对书的内容的每个章节设立了一个目录，想看某些章节的时候，可以查看目录，快速找到对应的章节的页数，而数据页中的页目录就是为了能快速找到记录。

InnoDB是如何给记录创建页目录呢？页目录与记录的关系如下图：

页目录创建的过程如下：

1.将所有的记录划分成几个组，这些记录包括最小记录和最大记录，但不包括标记为“已删除”的记录；

2.每个记录组的最后一条记录就是组内最大的那条记录，并且最后一条记录的头信息会存储该组一共有多少条记录，作为n_owned字段（上图中粉红色字段）

3.页目录用来存储每组最后一条记录的地址偏移量，这些地址偏移量会按照先后顺序存储起来，每组的地址偏移量也被称之为槽（slot），每个槽相当于指针指向了不同组的最后一个记录。

从图可以看到，页目录就是由多个槽组成的，槽相当于分组记录的索引。然后，因为记录是按照 主键值 从小到大排序的，所以我们通过槽查找记录时，可以使用二分法快速定位到要查询的记录在哪个槽（哪个记录分组），定位到槽后，再遍历槽内的所有记录，找到对应的记录，无需从最小记录开始遍历整个页中的记录链表。

以上面那张图举个例子，5个槽的编号分别为0，1，2，3，4，我想查找主键为11的用户记录：

• 先二分的出槽中间位是（0+4）/2 =2，2号槽里最大的记录为8。因为11 > 8，所以需要从2号槽后继续搜索记录；
• 再使用二分搜索出2号和4号槽的中间位是（2+4）/2=3，3号槽里最大记录为12，因为11<12，所以主键为11的记录在3号槽里；
• 这里有个问题，槽对应的值都是这个组的主键最大的记录，如何找到组里最小的记录？比如槽3对应最大主键是12的记录，那如何找到最小记录9。解决办法是：通过槽3找到槽2对应的记录，也就是主键为8的记录，主键为8的记录的下一条记录就是槽3当中主键最小的9记录，然后开始向下搜索2次，定位到主键为11的记录，取出该条记录的信息即为我们想要查找的内容。

如果某个槽内的记录很多，然后因为记录的都是单向链表串起来的，那这样在槽内查找某个记录的时间复杂度不就是O(n)了吗？

InnoDB对每个分组中的记录条数都是有规定的，槽内的记录就只有几条：

• 第一个分组中的记录只能有1条记录；
• 最后一个分组中的记录条数范围只能在1-8条之间；
• 剩下的分组中记录条数范围只能在4-8条之间；

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