【MySQL（八）| 深入InnoDB空间及索引页文件结构 】

InnoDB数据存储模型用"spaces"表示，也被称为"tablespaces"，有时候也被称为"file spaces"，一个space可能包含多个操作系统级别的实际文件（例如ibdata1，ibdata2等）。但是只是被当做一个逻辑文件：多个物理文件只是被视为物理连接在一起。

InnoDB中每个space都会被分配一个32位整型的space ID，被许多其他地方用来关联这个space的。InnoDB总是有一个 “system space”，它的space ID总是为0，system space用于InnoDB需要的各种特殊簿记。

每个MySQL表创建一个.idb文件。但是从内部来看，.idb文件是一个可以包含多个表的space，只不过MySQL的实现，每个.ibd文件只包含一个表。

Pages

每个space被分割为多个page，通常每个page是16k（变量innodb_page_size，编译mysql时可以通过修改UNIV_PAGE_SIZE来改变page的大小）。

space中的每个page被分配了一个32位整型的页号（page number），被称为offset，这个offset实际上就是page相对space起始位置的偏移量。所以，page 0就是偏移量offset=0的文件，page 1就是偏移量offset=16384的文件，以此类推。

我们都知道InnoDB数据上限是64TB，这个限制实际上是每个space的限制。主要是因为页号是32位整型，并且默认pageSize是16k，所以，数据上限 64TB=2^32 x 16k = 64TB。

64TB限制在MySQL官网也有提到：The minimum tablespace size is slightly larger than 10MB. The maximum tablespace size is four billion pages (64TB). This is also the maximum size for a table. 这段话来自：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.5/en/innodb-restrictions.html

一个page示意图如下：

page

如图所示，每个page都有38个字节的FIL header，以及8个字节的FIL trailer（FIL是file的简称）。FIL header包含了一个表示page type的字段，这个字段用来确定这个page数据的结构。

FIL header和trailer示意图如下所示：

FIL header and trailer

FIL Header：

• checksum：4个字节32位checksum保存在header中。
• Offset：Page Number，page初始化时就被保存在header中。
• Previous/Next Page：指向前/后一页的指针，被保存在header中，允许构建成双向链表，从而连接所有相同等级的页。
• page type：保存在header中，为了解析page数据，这个字段是必须的。
• space ID：保存在header中，space的32位整型唯一编号。
• Old-style Checksum：老格式32位checksum被保存在trailer中，不过已经被废弃，这块空间被申明为一些指针。
• LSN：log sequence number。

Space files

一个space文件就是多个（最多2^32）串联的page。为了更高效的管理，64个连续的page组成一块，这个块的大小刚好1M（64 x 16k = 1024k = 1M），也被称为extent。InnoDB需要做一些簿记，为了跟踪所有的page，extents以及space本身。space文件示意图如下所示：

space file overview

由图可知： space中的第一页（page 0）一定是FSP_HDR（file space header），FSP_HDR页包含一个FSP头结构，记录一些东西，如：space的大小，free列表等。

FSP页内部的空间只够保存256个extends的簿记信息（每个extends是64个page，每个extend大小为1M。所以总共可以保存256 x 64 = 16384个page的簿记信息）。因此额外的页，每16,384页必须以XDES页的形式保留簿记信息。 XDES和FSP_HDR页的结构是相同的， 随着space文件的增长，这些额外的页面自动分配。

space中的第三页（page 2）就是INODE页，用于存储有文件段相关的列表。

The system space

即系统空间（page 0），在InnoDB中和一个特别的空间。只包含了很少的固定范围页数，系统空间和其他空间一样，它的前3页也是FSP_HDR，IBUF_BITMAP 和 INODE页。它的示意图如下所示：

ibdatal file overview

Per-table space files

InnoDB提供了一个"file per table"模式（对应变量innodb_file_per_table），即每个表单独创建一个.ibd文件，实际上就是space文件。每个表创建的.ibd文件有着典型的space文件结构：

IBD File Overview

如图所示，它的前3页也是FSP_HDR，IBUF_BITMAP 和 INODE页。page 3即第4页是主键聚簇的root页。page 4是二级聚簇的root页。

对于每个表空间来说，分配的大多数的页还是索引类型，以及存储表数据的页。