MySQL页完全指南浅入深出页的原理

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页是什么

首先,我们需要知道,页(Pages)是InnoDB中管理数据的最小单元。BufferPool中存的就是一页一页的数据。再比如,当我们要查询的数据不在BufferPool中时,InnoDB会将记录所在的页整个加载到BufferPool中去;同样的,将BufferPool中的脏页刷入磁盘时,也是按照页为单位刷入磁盘的。

页的概览

我们往MySQL插入的数据最终都是存在页中的。在InnoDB中的设计中,页与页之间是通过一个双向链表连接起来。

而存储在页中的一行一行的数据则是通过单链表连接起来的。

上图中的UserRecords的区域就是用来存储行数据的。那InnoDB为什么要这么设计?假设我们没有页这个概念,那么当我们查询时,成千上万的数据要如何做到快速的查询出结果?众所周知,MySQL的性能是不错的,而如果没有页,我们剩下的只能是逐条逐条的遍历数据了。那页是如何做到快速查询的呢?在当前页中,可以通过UserRecords中的连接每条记录的单链表来进行遍历,如果在当前页中没有找到,则可以通过下一页指针快速地跳到下一页进行查询。

Infimum和Supremum

有人可能会说了,你在UserRecords中还不是通过遍历来解决的,你就是简单地把数据分了个组而已。如果我的数据根本不在当前这个页中,那我难道还是得把之前的页中的每一条数据全部遍历完?这效率也太低了当然,MySQL也考虑到了这个问题,所以实际上在页中还存在一块区域叫做TheInfimumandSupremumRecords,代表了当前页中最大和最小的记录。

有了InfimumRecord和SupremumRecord,现在查询不需要将某一页的UserRecords全部遍历完,只需要将这两个记录和待查询的目标记录进行比较。比如我要查询的数据id=,那很明显不在当前页。接下来就可以通过下一页指针跳到下页进行检索。

使用PageDirectory

可能有人又会说了,你这UserRecords里不也全是单链表吗?即使我知道我要找的数据在当前页,那最坏的情况下,不还是得挨个挨个的遍历次才能找到我要找的数据?你管这也叫效率高?不得不说,这的确是个问题,不过是一个MySQL已经考虑到的问题。不错,挨个遍历确实效率很低。为了解决这个问题,MySQL又在页中加入了另一个区域PageDirectory。

顾名思义,PageDirectory是个目录,里面有很多个槽位(Slots),每一个槽位都指向了一条UserRecords中的记录。大家可以看到,每隔几条数据,就会创建一个槽位。其实我图中给出的数据是非常严格按照其设定来的,在一个完整的页中,每隔6条数据就会有一个Slot。

MySQL会在新增数据的时候就将对应的Slot创建好,有了PageDirectory,就可以对一张页的数据进行粗略的二分查找。至于为什么是粗略,毕竟PageDirectory中不是完整的数据,二分查找出来的结果只能是个大概的位置,找到了这个大概的位置之后,还需要回到UserRecords中继续的进行挨个遍历匹配。不过这样的效率已经比我们刚开始聊的原始版本高了很多了。

页的真实面貌

如果我开篇就把页的各种组成部分,各种概念直接抛出来,首先我自己接受不了,这样显得很僵硬。其次,对页不熟悉的人应该是不太能理解页为什么要这么设计的。所以我按照查询一条数据的一套思路,把页的大致的面貌呈现给了大家。

实际上,页上还存储了很多其他的字段,也还有其他的区域,但是这些都不会影响到我们对页的理解。所以,在对页有了一个较为清晰的认知之后,我们就可以来看看真实的页到底长啥样了。

上图就是页的实际全部组成,除了我们之前提到过的,还多了一些之前没有聊过的,例如FileHeader、PageHeader、FreeSpace、FileTailer。

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