大佬教程收集整理的这篇文章主要介绍了MySQL原理 - InnoDB引擎 - 行记录存储 - Off-page 列,大佬教程大佬觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。
本文基于 MySQL 8
在前面的两篇文章,我们分析了 MySQL InnoDB 引擎的两种行记录存储格式:
在这里简单总结下:
之前并没有分析当字段比较长的时候会怎么存储,在本篇文章会详细分析。
在此再回顾下之前提到的页。因为每条数据都是一个硬盘寻址读取,我们要减少这个硬盘寻址读取的次数,可以考虑一块一块的读取数据,这样,我们很可能下次请求需要的数据就已经在内存中了,就省去了从硬盘读取。基于这个思想,InnoDB 将一个表的数据划分成了若干页(pages),这些页通过 B-Tree 索引联系起来。每一页大小默认为 16384 Bytes 也就是 16KB(配置为 @H_231_197@innodb_page_size)。
对于比较大的字段,例如 Text 类型的字段,如果也存在于这个聚簇索引上,那这个节点数据就会过大,会一下子读取很多页出来,这样读取效率会降低(例如在@R_696_10389@想读取这个 Text 列的请求情况下)。所以,InnoDB 对于比较长的变长字段,一般倾向于将他们存储在其他地方,这就涉及到了 Off-page 列的设计模式。不同的 行格式 处理不同。
在开始讨论不同的 行格式 的处理之前,我们先回顾一下 InnoDB 的页大小,InnoDB是一个持久化的存储引擎,也就是数据都是保存在磁盘上面的。但是读写数据,对数据处理,这些是发生在内存中。也就是数据需要从磁盘读取到内存。那么这个读取是如何读取呢?如果处理哪条数据,就读取哪一条到内存中,这样效率也太低了。因为每条数据都是一个硬盘寻址读取,我们要减少这个硬盘寻址读取的次数,可以考虑一块一块的读取数据,这样,我们很可能下次请求需要的数据就已经在内存中了,就省去了从硬盘读取。基于这个思想,InnoDB 将一个表的数据划分成了若干页(pages),这些页通过 B-Tree 索引联系起来。每一页大小默认为 16384 Bytes 也就是 16KB(配置为 @H_231_197@innodb_page_size)。在 MySQL 启动的时候可以修改,只能是 4096,8192,16384 其中的一个。
对于 Redundant 行格式中比较长的列,只有前 768 字节会被存储在数据行上,剩下的数据会被放入其他页。我们来看一个实例,运行以下 SQL,创建一个测试表,插入测试数据:
@H_231_197@drop table if exists long_column_test; create table `long_column_test` ( `large_content` varchar(32768) DEFAULT NULL ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=laTin1 ROW_FORMAT=REDUNDANT; ##长度为 768 字节 insert into long_column_test values (repeat("az", 384)); ##长度为 8100 字节 insert into long_column_test values (repeat("az", 4050)); ##长度为 32768 字节 insert into long_column_test values (repeat("az", 16384));
我们使用 64 进制编码器查看表文件 @H_231_197@long_column_test.ibd,可以看到第一条数据是一条正常的数据,其存储和之前我们讲的 Redundant 列存储一样,没有特殊的:
@H_231_197@所有字段长度列表(8字节,4列,一个数据列,三个隐藏列):03 13(768+7+6+6),00 13(7+6+6),00 0c(6+6), 00 06(6) 记录头(6字节):00 00 10 08 03 ac 隐藏列 DB_ROW_ID(6字节):00 00 00 00 02 22 隐藏列 DB_TRX_ID(6字节):00 00 00 00 58 b7 隐藏列 DB_ROLL_PTR(7字节):82 00 00 01 0c 01 10 数据列 large_content(768字节):61 7a ......
对于第二行,我们发现这一行的 @H_231_197@large_content 列的数据并没有完全存储在这一行,而是一部分存储在这一行,另一部分存储在了其他地方,这种列就被称为 off-page 列,存储到的其他地方被称为 overflow 页,其结构如下:
首先是数据列
@H_231_197@所有字段长度列表(8字节,4列,一个数据列,三个隐藏列):43 27(第一字节的头两位不代表长度,最高位还是标记字段是否为NULL,第二位标记这条记录是否在同一页,由于不为 NULL,所以最高位为 0,由于存在 overflow 页所以不在同一页,所以第二位为1,后面的 3 27 代表长度,即 20+768+7+6+6),00 13(7+6+6),00 0c(6+6), 00 06(6) 记录头(6字节):00 00 10 08 03 ac 隐藏列 DB_ROW_ID(6字节):00 00 00 00 02 22 隐藏列 DB_TRX_ID(6字节):00 00 00 00 58 b7 隐藏列 DB_ROLL_PTR(7字节):82 00 00 01 0c 01 10 数据列 large_content(768字节):61 7a ...... 指向剩余数据所在地址的指针(20字节):00 00 05 23 00 00 00 05 00 00 00 01 00 00 00 00 00 00 1c a4
对于 off-page 列,列数据末尾会存在指向剩余数据所在地址的指针,这个指针占用 20 字节,它的结构是:
然后是列剩下的数据存储到的 overflow 页:
@H_231_197@数据列 large_content(剩余的 7332 字节):61 7a ......
当字段再长一些呢,超过一页内数据的限制的时候呢?我们来看第三行数据结构:
可以看出,过长的数据列,会以链表链接的形式存储在 overflow 页上。
由此可见 Redundant 行格式中,off-page 的结构其实是:
这样我们会联想到三个问题:
首先我们知道一点,innodb 引擎的页大小默认是 16KB,也就是 16384 字节,而且 innodb 的数据是按页加载的。然后,组织 innoDB 引擎数据的数据结构是 B+ 树。扫描 B+ 树寻找数据,也是一页一页加载搜索的。如果一页内能包含的数据行越多,那么很明显,搜索效率越高。但是如果一页中只有一条数据,那么这个 B+ 树其实和链表的效率差不多了。所以,为了效率,需要保证一页内至少有两条数据。所以有:
同时,一行数据并不是只有列数据,还有隐藏列,记录头,列长度列表等等,并且,innoDB 页也有自己的一些元数据(占用 132 字节,我们在以后的章节会详细分析),在这里我们拿 @H_231_197@long_column_test 作为例子,则有:
可以推导出:
在实际使用中,可能不止一列数据比较长。还有,由于数据不存储在行数据一起,搜索读取效率会比较低,所以,redundant 行格式会尽可能不把列变为 off-page 列,并尽量少的将列变为 off-page 列。
overflow 页和表数据不同,不通过 B+ 树组织数据,同时不会做复杂搜索,它就是一个链表。所以我们只要保证数据大小不超过一页即可,即:
这个数据节点也是有一些额外信息的,同时,页也是有自己的额外信息的,这些会在之后的文章中看到。所以,真正承载的数据大小,会需要刨除这些额外信息,也就是小于 16384。如果不够,就会分成多页存储,这些节点会通过一个链表链接起来。
对于可变长度字段,例如 varchar,varbinary,text,blob 等,会利用这种机制存储。对于定长字段,例如 Char,如果超长,也会像 varchar 一样存储,在这种情况下,char 末尾就不会填充空白字符了。但是这种情况不常见,char 最长只能 255 个字符,字符编码必须是大于三字节的时候,才会大于 768,例如 uf8mb4 并且每个字符都是大于 3 字节的字符。
Compact 中对于 off-page 的处理与 Redundant 基本一样,只是由于数据结构不一样:
导致列会变成 off-page 列的临界点不一样,在这里我们拿 @H_231_197@long_column_test 作为例子,则有:
可以推导出:
Dynamic 除了 off-page 列处理和 Compact 不同以外,其他的基本和 Compact 一样。
Dynamic 对于 off-page 列处理的主要区别在于,所有的数据都存储在 overflow 页上面,在 off-page 列只存储 20 字节指针,这个指针的结构和 Redundant 格式中的 20 字节指针一样:
Compressed 行格式和 Dynamic 基本一致,包括对于 off-page 列处理,其实就是在 Dynamic 的基础上,增加了压缩处理。对于压缩处理,会在后面的压缩页章节详细分析。
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