InnoDB的数据结构交流

连接器

• 由一个工作线程去从一个网络连接中读取SQL语句
• IO模型：IO多路复用。扩展：五种网络IO模型

解析器

• SQL接口(SQL Interface)：执行SQL语句
• 查询解析器(Parser)：对SQL语句进行拆分解析
• 查询优化器：生成执行计划，选择最优的查询路径

ps：常用定位sql

• explain sql
• information_schema.optimizer_trace

执行器:

• 执行器根据执行计划调用存储引擎的接口

innodb

• 索引：B+树
• 支持MVCC
• 有效地利用以及使用内存和CPU

缓存池(buffer pool)

设置属性

• innodb_buffer_pool_size: 总容量
• innodb_buffer_pool_instance: 缓冲池个数

缓存池里的数据结构

• 缓存页：用来放磁盘数据页
• hash表：缓存池缓存表，key是表空间号+数据页号, value是缓存页的地址
• free链表：缓存池空闲表, value是缓存页元数据块
• flush链表：将缓冲池里更新后的脏页放在链表上供后台线程更新磁盘数据时用
• lru链表：淘汰链表，当缓存池缓存页不够时将缓存页刷到磁盘，将缓存页更新为空闲页

当一个查询sql执行时

• 先从hash表查看缓存池中是否含有sql的缓存页信息，如果有直接从缓存池中查询返回。
• 如果没有则从free链表获取一个空闲块的空闲页，将磁盘页加载进空闲页。从free链表剔除空闲块信息，将该数据页添加进hash表。
• 将数据加载进lru链表冷数据区头部

当一个更新sql执行时

• 先从hash表查看缓存池中是否含有sql的缓存页信息，如果没有就从磁盘加载进缓冲池。
• 对需要更新的数据加索引记录锁，将原值写入undo日志。
• 更新缓冲池里面数据(磁盘数据未修改)，将更新后值命令写入redolog buffer(放redo日志的)。
• 提交事务，将redo日志写入磁盘文件(数据还未修改), 同时写binlog日志, 最后在redo日志写commit命令。
• 将缓存池里的缓存页加入flush链表, 后台线程异步随机将缓冲池数据刷新到磁盘
• 刷新lru链表

redo日志提交策略（innodb_flush_log_at_trx_commit）

• 0：提交事务不会把redo log buffer里的数据刷入磁盘文件
• 1：提交事务必须把redo log从内存刷入到磁盘文件, 一般选择这个保证数据强一致性
• 2： 提交事务把redo日志写入磁盘文件对应的os cache缓存里去, 可能1秒后才会把os cache里的数据写入到磁盘文件

ps：为什么还要有 redolog buffer
ps：redo日志和binlog的区别

lru预读机制和淘汰机制

• 冷热分离：冷数据区默认37%（innodb_old_blocks_pct）
• 冷数据区域头部的信息在1s（innodb_old_blocks_time）后访问才会挪动到热区域头部去
• 淘汰触发时机：定时任务和加载时淘汰
  

段(segment) -> 区(extent) -> 页(page) -> 行(row)

• extent是最小申请单位(一般申请4个)，page是I/O操作的最小对象，row是data的最小单位
• 普通表默认每个page是16K，extent的固定大小为1M(64个page)
• 单个区上物理空间是连续的，不同区不保证连续

row的数据结构
变长字段的长度列表、NULL值列表、数据头、隐藏字段、存储信息

• 变长字段长度列表: 十六机制, 逆序排列
• null值列表: 二进制, 1说明是NULL, 0说明不是NULL, 逆序排列
• 数据头: 40bit(1/2位是预留位, 3是delete_mask, 4是min_rec_mask, 5-8是n_owned,
  9-22是heap_no, 22-24是record_type, 24-40是next_record)
• 隐藏字段: DB_ROW_ID(隐藏ID)、个DB_TRX_ID(当前事务ID)、DB_ROLL_PTR(undo日志版本号)
• 存储信息

eg:

name	age	class	no	remark
张三	18	9		是一个男生啊啊啊

0x08 0x02 01000 0000000000000000000010000000000000011001 00000000094C 00000000032D EA000010078E 张三189是一个男生啊啊啊

row的数据头结构

• 1-2：预留位，没任何含义
• 3：delete_mask，标识的是这行数据是否被删除，在MySQL里删除一行数据的时候会将该标志位置为1，彻底删除(optimize table tablename)
• 4：min_rec_mask，在B+树里每一层的非叶子节点里的最小值都有这个标记
• 5-8：n_owned，表示当前槽管理的记录数
• 9-22：heap_no，当前记录在当前页中的位置从2开始，0-伪记录(最小)，1-虚拟记录(最大)
• 22-24：record_type，行数据的类型，0代表的是普通类型，1代表的是B+树非叶子节点，2代表的是最小值数据，3代表的是最大值数据
• 25-40：next_record, 下一条数据的指针(页链表)，规定最小记录的下一条记录就本页中主键值最小的记录，而本页中主键值最大的记录的下一条记录就是最大记录

page的数据结构

• 文件头(FIleHeader)：38个字节，记录页的通用信息，比如上下页的页号，页类型，所有的数据页其实是一个双链表
• 数据页头(PageHeader)：56个字节, 记录本页存储记录的状态信息，如本页记录数量，槽数量
• 最小记录和最大记录(Infimum + supremum)：26个字节
• 数据行(User Records)：用来放行数据
• 空闲空间(Free Space)：存数据空间中尚未使用的区域
• 数据页目录(Page Directory)：数组，放的是主键与数据的映射关系
• 文件尾部(File Trailer)：8个字节

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