MySQL行格式的实现

首先我们知道在MySQL中页是数据读写的最小单元，默认是16KB。页内的记录会组成一个单链表，每条记录就是一行数据，行格式决定了一行数据是如何进行物理存储的，进而影响查询和DML操作的性能。

✅ 四种行格式

在InnoDB中，常见的行格式有以下4种：

• compact（紧凑）除了保存字段值外，还会记录头信息和记录变长字段长度列表，以及利用空值列表保存null值。适合处理大量包含可变长度列的数据，如：varchar、varbinarg、blob和text。（对于可变长序列，在真实数据处只会存储该列的前768字节的数据，超出的数据分散存储在其他几个页中。然后在真实数据处用20个字节存储指向溢出页的地址，从而可以找到剩余数据所在的页。这也就是我们常说的“行溢出”）

• redundant（冗余）是MySQL5.0版本之前InnoDB的行记录存储方式，用的比较少。它会将该条记录中所有列（包括隐藏列）的长度信息都存储到“字段长度偏移列表”中。

• dynamic（动态）是MySQL7.5版本引入，是compact格式的改进版，其结构与compact格式大致相同。它与compact格式的不同主要在于行溢出的处理，在真实数据处不再去额外记录一部分数据了，而是用20个字节存储指向溢出页的地址，所有的数据全部在溢出页中。这种设计减少了行中额外的开销，提高了存储效率和查询性能。

• compressed（压缩）是MySQL5.1中InnoDB的新特性之一，它在dynamic的基础上面进行压缩处理，特别是对溢出页的压缩处理。在查询时，会自动解压数据并返回。但compressed格式其实也是用时间换空间，性能并不友好，不推荐在常见的业务中使用。

其中，MySQL 5.6 之前默认使用 Compact，MySQL 5.7 默认使用Dynamic，而redundant 是比较老的数据格式，compressed 不能应用在系统数据，所以Compact和Dynamic应用较广泛；

✅ 如何指定行格式？

我们可以在创建表的时候指定行格式，或者在表创建之后通过 alter 命令更改表的行格式。

// 创建表指定行格式
CREATE TABLE 表名( 
  建表语句; 
) row_format = 行格式名称;
// 修改表的行格式
alter table 表名 row_format = 行格式名称;

✅ 详细谈谈compact行格式

如上图，compact行格式分为四段，分别是：变长字段长度列表+NULL值列表+记录头信息+列值。

变长字段长度列表

 char和varchar的区别就是定长和变长，对于变长字段实际存储的数据的长度是不固定的，所以在存储数据的时候也要将数据占用的大小存储起来。也就是，变长列的实际占用字节数以逆序方式存储在变长字段长度列表中。

为什么要逆序存放？

那是因为记录头信息指向下一个记录的指针，指向的是下一条记录的记录头和真实信息之间的位置，这样使得位置靠前的记录真实数据 和 对应的字段长度信息可以同时在一个 CPU缓存中，这样就可以提高CPU缓存命中率

NULL值列表

 表中的某些列可能会存储NULL值，如果把这些NULL值都放在记录的真实数据中会比较浪费空间，所以compact行格式把这些值为NULL的列存储到NULL值列表中。如果存在允许 null 值的列，则每个列对应一个二进制位（bit），值为1则代表NULL，0则非空，二进制位按照列的顺序逆序排序列。另外，NULL值列表必须用整个字节的位表示（1个字节8位），如果二进制位个数不足整数个字节，则高位补0。

记录头信息

• 预留位1【1bit】，没有使用；
• 预留位2【1bit】，没有使用；
• delete_mask【1bit】，标记该条记录是否被删除。我们执行delete删除记录时，记录并不会立刻被物理删除，而是将这条记录的delete_mask置为1；
• min_rec_mask【1bit】，标识该条记录是否是某个非叶子节点页内的最小记录，帮助 InnoDB 管理索引页中的记录顺序和边界；
• n_owned【4bit】，记录组内记录数。在页内为了快速二分查找，会分组，只有组内最大记录此字段有值，记录组内记录数；
• heap_on【13bit】，用于标识记录在页内的逻辑位置。页内的记录会组成一个单链表，heap_on用于标识记录在链表中的位置。其中0和1，都是虚拟记录，表示页的最小和最大边界，实际记录位置从2开始递增；
• record_type【3bit】，表示当前记录的类型；
  • 0 表示普通记录
  • 1 B+树非叶子节点记录
  • 2 最小记录
  • 3 最大记录
• next_record【16bit】，表示下一条记录的相对位置。

真实数据部分

记录真实数据部分，但需要注意的是～除了我们定义的字段外，还有三个隐藏字段，分别是row_id、trx_id、roll_pointer。

• row_id【6Byte】：如果表中没有指定主键且没有唯一约束列，InnoDB会为记录添加row_id作为主键。如果表中有指定标识或者有唯一约束列，那么不会有row_id隐藏列；
• trx_id【6Byte】：该字段是必须有的。事务id，表示这个数据是由哪个事务生成的；
• roll_pointer【7Byte】：该字段也是必须有的。回滚指针，指向一条undo日志记录。

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