資料是如何儲存在磁碟的

我們腦子裡理解資料的儲存就是『乙個庫裡面有一些表，表裡面有很多字段，然後有很多行資料』，但其實這只是我們的邏輯概念，資料在磁碟物理儲存方式可不是這樣的。mysql在伺服器上是以乙個資料夾的形式出現的，你建立了test資料庫，那麼在磁碟上就會出現test的目錄，而建立的那些表，其實都是有乙個表空間的概念，在磁碟都會對應乙個表名.ibd資料檔案。

表空間的磁碟檔案裡有很多個資料頁，為了管理，表空間裡又引入了乙個資料區(extent)的概念。每個資料區大小是1mb，乙個資料頁只有16kb、所以資料區對應著64個連續資料頁，然後256個資料區被劃分為一組。對於表空間而言，他的每個資料組的第乙個資料區的前3個資料頁，都是固定的，存放表空間和資料頁相關描述資訊的其他資料區的前兩個資料頁，也是放一些相關屬性描述的。

在研究 buffer pool 的時候我們知道是以資料頁為單位載入資料的，同樣也是以頁為單位將資料刷盤到磁碟的。 那這個資料頁到底長什麼樣子呢？它其實拆分成了很多個部分，大體來說包含了檔案頭、資料頁頭、最小記錄和最大記錄、多個資料行、空閒空間、資料頁目錄、檔案尾部。

檔案頭佔據了38個位元組，資料頁頭佔據了56個位元組，最大記錄和最小記錄佔據了26個位元組，資料行區域的大小是不固定的，空閒區域的大小也是不固定的，資料頁目錄的大小也是不固定的，然後檔案尾部佔據8個位元組。

對於資料頁中的每一行資料儲存，這裡涉及到"行格式"的概念，就是我們可以對乙個表指定它的行儲存的格式是什麼樣，既可以在建表時候指定、也可以後續修改儲存格式，這裡我以compact為例，除了這個還有其他集中儲存的格式，基本都大同小異。那比如我現在這裡有一張表，五個字段分別為name、address、genderjob、school，就代表了客戶的姓名、位址、性別、工作以及學校。

create

table
customer (
name 
varchar(10) not
null
,    address 
varchar(20
),    gender 
char(1
),    job 
varchar(30
),    school 
varchar(50
)) row_format
=compact;

0x09 0x04 00000101 0000000000000000000010000000000000011001 616161 636320 6262626262

變長字段列表

mysql中有些字段長度是固定的，有些長度是不固定的，比如varchar這種不固定的，就叫變長字段。比如現在表裡的五個字段值為 hello hi b word a 那麼此時你要讀取第乙個欄位的值，那麼第乙個欄位是變長的，到底他的實際長度是多少呢？此時你會發現第一行資料的開頭有乙個變長字段的長度列表，裡面會讀取到乙個0x05這個十六進製制的數字，發現第乙個變長字段的長度是5，於是按照長度為5，讀取出來第乙個欄位的值，就是「hello」，同樣的後面分別為 0x02 0x04 0x01 就取出了 hi word a ，至於長度固定了的char(1)就直接取出來了 b 。只是變長字段列表是逆序儲存的！也就是 0x02 0x04 0x01 null值列表 資料頭  hello hi b word a。

null值列表

null值列表，顧名思義，說的就是你一行資料裡可能有的字段值是null，比如你有乙個name欄位且允許為null的，那麼實際上在儲存的時候，如果你沒給他賦值，他這個欄位的值就是null。比如現在表中一行記錄為「jack null m null xx_school」，他的5個字段裡有兩個欄位都是null。我們知道對於變長字段會記錄在變長字段列表裡面，但是這裡要區分一下，那就是如果這個變長字段的值是null，就不用在變長字段長度列表裡 存放他的值長度了，所以在上面那行資料中，只有name和school兩個變長字段是有值的，把他們的長度按照逆序放在變長字段長度列表中就可以了，如下所示：0x09 0x04 null值列表 頭資訊 column1=value1 column2=value2 ... columnn=valuen

null值在磁碟上，是通過二進位制的bit位來儲存的，如果bit值是1說明是null，如果bit值是0說明不是null。比如上面4個字段都允許為null，每個人都會有乙個bit位，這一行資料的值是「jack null m null xx_school」，所以4個bit位應該是：1010；但實際他是按逆序放的，所以是：0101。而null值列表一般起碼是8個bit位的倍數，如果不足8個bit位就高位補0，所以實際存放看起來是如下的：0x09 0x04 00000101 資料頭 column1=value1 column2=value2 ... columnn=valuen

資料頭資料頭是用來描述這行資料的，它只有40個bit位大小。

前兩個bit位都是預留位，沒有任何含義

第三個是delete_mask，用來標記這行資料是否被刪除了

第四個是min_rec_mask，他其實就是說在b+樹里每一層的非葉子節點裡的最小值都有這個標記

接下來有4個bit位是n_owned，他其實就是記錄了乙個記錄數

接著有13個bit位是heap_no，他代表的是當前這行資料在記錄堆裡的位置

然後是3個bit位的record_type，這就是說這行資料的型別：0代表的是普通型別，1代表的是b+樹非葉子節點，2代表的是最小值資料，3代表的是最大值資料

最後是16個bit的next_record，這個是指向他下一條資料的指標

那麼他真實儲存大致如下所示：

資料值我們已經知道他的變長字段的長度，用十六進製制來儲存，然後是null值列表，指出了誰是null，接著是40個bit位的資料頭，然後是真實的資料值，就放在後面。在讀取這個資料的時候，他會根據變長字段的長度，先讀取出來jack這個值，因為他的長度是4，就讀取4個長度的資料，jack就出來了；然後發現第二個欄位是null，就不用讀取了；第三個欄位是定長字段，直接讀取1個字元就可以了，就是m這個值；第四個欄位是null，不用讀取了；第五個欄位是變長字段長度是9，讀取出來xx_school就可以了。

但實際上我們的資料都是進行編碼之後再儲存的，會在他真實資料部分加入一些隱藏字段：

首先有乙個db_row_id欄位，這就是乙個行的唯一標識，是他資料庫內部給你搞的乙個標識，不是你的主鍵id欄位。如果我們沒有指定主鍵和unique key唯一索引的時候，他就內部自動加乙個row_id作為主鍵。

接著是乙個db_trx_id欄位，這是跟事務相關的，他是說這是哪個事務更新的資料，這是事務id。

最後是db_roll_ptr欄位，這是回滾指標，是用來進行事務回滾的。

所以加上這幾個隱藏字段之後，實際一行資料可能看起來如下所示，這基本就是最終在磁碟上一行資料的樣子了：

0x09 0x04 00000101 0000000000000000000010000000000000011001 00000000094c（db_row_id）00000000032d（db_trx_id） ea000010078e（db_rol_ptr） 616161 636320 6262626262

我們說過乙個資料頁是16kb，那如果一條資料不止16kb呢？比如 varchar(65532),或者text、blob 這種字段、是很可能溢位的，然後資料就會儲存在多個資料頁裡。所以在儲存的資料中，會有乙個指標將這些資料頁串聯起來。

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