InnoDB记录结构浅析

 

InnoDB记录结构浅析

译者：杨万富

 

  InnoDB记录由三个部分组成，见表1：

表1：InnoDB的记录组织形式

名称	长度
Field Start Offsets	F*1或者 (F*2)个字节
Extra Bytes	6个字节
Field Contents	和记录的实际内容相关

备注：

1)        “F”是指记录的字段数量。

2)        “Field Start Offsets”是一个目录列表，分别指向下一个字段实际存储的偏移值。

3)        “Extra Bytes”的长度是不变的，占用6个字节。

4)        “Field Contents”存放实际的数据。

  记录的起点实际上是从“Field Contents”的第一个字节开始的，而不是从“Field Start Offsets”的第一个字节开始。如果得到一个记录的指针，实际是指向实际记录的起点。因此，如果要得到其它两个部分，只要对指针进行减法操作就行了。比如减去6就得到“Extra Bytes”的起始地址。只有第三部分，是采用对指针的加法操作来得到相应的字段地址偏移。

 

1 FIELD START OFFSETS(字段偏移量列表)

   这是一个目录列表，每一个目录是一个相对于记录起点的偏移量。这些目录是反向存储的，也就是说第一个字段的偏移量是存储在该列表的最后一个目录。

  举个例子：假设现在有三个列。第一个列的长度是1，第二个列的长度是2，第三个列的长度是4。在这种情况下，相应的偏移量分别是：1、3(1+2)、7(1+2+4)。但是因为目录列表是反向存储的，所以存储的内容为：07、03、01。

 这里面有两种特殊的情况需要考虑：

1)        每个目录的长度或者为1个字节或者为2个字节。只有当记录的总长度小于127时，才可以设置目录长度为1个字节。在“Extra Bytes”中会指出目录的长度是一个字节还是两个字节。

2)        偏移值的最高位通常是标志位。

 

当每个偏移量是一个字节时：

1)        1 bit=0：字段是非NULL，=1：字段是NULL。

2)        7 bits：实际的偏移值，范围是0到127。

 

当每个偏移量是两个字节时：

1）    1 bit=0：字段是非NULL，=1：字段是NULL。

2）    1 bit=0：字段存储在同一页，=1：字段存储在不同的页，只有当记录包含大字段对象时才可能出现这一情况。。

3）    14 bits：实际的偏移值，范围是0到16383。

 

2 EXTRA BYTES（额外字节）

 额外字节是定长的，占用6个字节。见表2。

表2：extra bytes的组织形式

名称	长度	描述
info_bits
()	1 bit	没有使用
()	1 bit	没有使用
delete_flag	1 bit	当记录已被删除，设置该标志位为1。
min_rec_flag	1 bit	如果是最小虚拟记录，设置该标志位为1。
n_owned	4 bits	该记录拥有的记录数量
heap_no	13 bits	在索引页的堆中的序号
n_fiels	10 bits	该记录拥有的字段数量，范围为1到1023。
1bytes_offs_flag	1 bit	如果“Files Start Offsets”是1字节的，则设为1。
next 16 bits	16 bits	指向该页的下一条记录
total	48 bits

 如果你仅仅打算读取该记录，那么标志位“1byte_offs_flag”必须得读的，因为你需要知道目录指针是1字节的还是2字节的。

 当给定记录的起点指针（即指向“Field Contents”），得到目录列表头指针（即指向“Field Start Offsets”）的步骤如下：

1) 令X=n_fields（该数值和目录列表的数量相等）

2) 如果1byte_offs_flag等于0，就是说每个偏移量需要2个字节表示，那么X=X+2。

3) 设X=X+6，因为“Extra Bytes”为6个字节。

4) 所以目录列表头指针的地址，等于记录的起始指针减去X。

 

3 FIELD CONTENTS（字段内容）

 这个部分用来存放记录的实际数据，按照定义的顺序进行存放。

 

 

 

4 举例

 创建一张表：

 create table t(field1 varchar(3),field2 varchar(3),field3 varchar(3));

 尽管在定义中我们只提供了三个列（字段），但实际记录中包含六个列，因为系统自动增加了三个系统列用于管理。三个系统列分别为：ROWID、事务ID、会滚段指针。在这个例子中，我们不考虑这三个列。

 插入三条数据：

 insert into t values('PP','PP', 'PP');

 insert into t values('QQ','QQ', 'QQ');

insert into t values('R',NULL, NULL);

 通过dump工作可以得到以下的实际存储数据，见表3：

 表3 物理存储中记录的组织形式

Address Values in Hexadecimal	Values in ASCII
0D4280: 00 00 2D 00 84 4F 4F 4F 4F 4F 4F 4F 4F 4F 19 17	..-..OOOOOOOOO..
0D4290: 15 13 0C 06 00 00 78 0D 02 BF 00 00 00 00 04 21	......x........!
0D42A0: 00 00 00 00 09 2A 80 00 00 00 2D 00 84 50 50 50	.....*....-..PPP
0D42B0: 50 50 50 16 15 14 13 0C 06 00 00 80 0D 02 E1 00	PPP.............
0D42C0: 00 00 00 04 22 00 00 00 00 09 2B 80 00 00 00 2D	....".....+....-
0D42D0: 00 84 51 51 51 94 94 14 13 0C 06 00 00 88 0D 00	..QQQ...........
0D42E0: 74 00 00 00 00 04 23 00 00 00 00 09 2C 80 00 00	t.....#.....,...
0D42F0: 00 2D 00 84 52 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00	.-..R...........

 

对记录进行重新编排，格式如下所示：

19 17 15 13 0C 06 Field Start Offsets /* First Row */

00 00 78 0D 02 BF Extra Bytes

00 00 00 00 04 21 System Column #1

00 00 00 00 09 2A System Column #2

80 00 00 00 2D 00 84 System Column #3

50 50 Field1 'PP'

50 50 Field2 'PP'

50 50 Field3 'PP'

 

16 15 14 13 0C 06 Field Start Offsets /* Second Row */

00 00 80 0D 02 E1 Extra Bytes

00 00 00 00 04 22 System Column #1

00 00 00 00 09 2B 80 System Column #2

00 00 00 2D 00 84 System Column #3

51 Field1 'Q'

51 Field2 'Q'

51 Field3 'Q'

 

94 94 14 13 0C 06 Field Start Offsets /* Third Row */

00 00 88 0D 00 74 Extra Bytes

00 00 00 00 04 23 System Column #1

00 00 00 00 09 2C System Column #2

80 00 00 00 2D 00 84 System Column #3

52 Field1 'R'

 现在我们对记录进行分析：

1)对于第一条记录的六个字段，长度分别为：6、6、6、2、2、2。因为每一个偏移量是针对下一个字段的，所以对应的16进制偏移值为：06、0c(6+6)、13(6+6+7)、15(6+6+7+2)、17(6+6+7+2+2)、19(6+6+7+2+2)。因为目录列表是反序的，所以存储的值是：19、17、13、0c、06。

2）我们再看第一条记录的“Extra Bytes”部分：00 00 78 0D 02 BF。第四个字节的0D表示二进制是1101，110是n_filed的最后三个bits（继续往前面分析，n_files对应的二进制为0000000110，也就是6，说明该记录由6个字段组成），1101的最后一个1指出了1byte_offs_flag值为1，即每个偏移量占用1个字节。第五个字节和第六个字节组成了02 BF，这是下一个（第二条）记录起点对应的偏移量（相对于页开始处）。

3）现在我们来看第三条记录，“Field Start Offsets”中的94、94，对应着字段field2以及field3。94对应的二进制为1001 0100，最高位的1表示该字段为NULL，字节01 0100指的是下一个字段的偏移值：14。同时，我们可以看到，NULL值并没有真正占用“Field contents”的空间。