【MySQL】InnoDB 存储引擎篇（一）

这是讲 MySQL 的第一篇文档，我先把几个最核心的概念列出来，读者在后续阅读的过程中会频繁的见到这些概念和定义。暂时不理解不要紧，后面会对这些了解的更加清晰~

数据即索引，索引即数据
记录 = 行 = Rows，即我们说的一条记录，就是一行数据
MySQL 查询的基础算法是二分法
既是二分法，那么记录必然有排列顺序，这个顺序是通过数据表主键的大小排列，大小怎么比较出来的？通过 UTF-8 这些字符集比较的，比如 2 > 1, b > a 等等，所以文中说的 最大/最小主键 就是根据这个来的。

下面是两条记录，也就是两行数据：

数据页

先说几个核心概念：
页：页是 InnoDB 管理存储空间的基本单位，也是磁盘 I/O 的基本单位，每个页的大小是 16KB，而 InnoDB 里有各种各样的页类型，各司其职。比如系统页、undo 日志页，数据页等等。
数据页：这些页类型中，又以数据页为最核心最常用的页类型，因为它同时存储着表数据和索引信息，通俗的来说，就是既存着记录，又存着可以找到这条记录的地址。

数据页结构

我会讲解图中最重要的几个结构，其他的感兴趣的同学可以自行了解。

File Header: 页号、前后页指针，页类型等一些通用信息

Page Header: 已用空间、记录数，最小/最大主键等数据页专有的一些信息

Infimum + Supremum: 页面中的最小记录和最大记录，很重要的一个虚拟记录。

User Records: 这里存储着记录，是动态变化的。

Free Space: 空闲空间，整个页中尚未使用的空间。

Page Directory: 页目录，页中记录的相对位置，方便快速定位到记录。

File Trailer: 校验和，页号等，用于校验页是否完整

通过以上结构，我们可以知道：

页与页之间：通过 File Header 中的前后页指针相连，组成双向链表
记录与记录之间：通过 User Records 中的下一条指针记录指针，组成单向链表

Page Directory 页目录

页目录，顾名思义，InnoDB 可以通过这个目录来快速查找到某条记录。
类似于书籍的 “目录”，通过预先生成的 “索引槽” 用二分法快速定位记录位置，避免全表扫描。

先说个 InnoDB 规定：Infimum 是页中的最小记录，Supremum 是页中的最大记录！！！

这个不用比较主键，就是单纯的规定！每个页中所有的记录都在这两个记录中间！

页目录的核心结构（槽）

页目录由一系列 “槽（Slot）” 组成，每个槽本质是一个 偏移量指针，指向页内某组记录中 “最大主键值的记录” 在页内的位置（字节偏移量）。

槽的组织方式：页目录中的槽按主键升序排列（与 User Records 中记录的顺序一致）。每个槽对应 1-8 条连续记录（InnoDB 会将相邻记录分组，每组分配一个槽），组内记录的最大主键值作为槽的 “标识”。Infimum 单独一个槽，Supremum 所在的槽最大可以放 8 条记录，其余中间的槽最大只能存放 4 条记录。槽的数量随记录数动态变化（记录越多，槽越多），但始终远小于记录总数（例如 1000 条记录约对应 250 个槽）。
包含的伪记录槽：页目录的第一个槽固定指向 Infimum（最小伪记录），最后一个槽固定指向 Supremum（最大伪记录）。用户记录的槽位于这两个伪记录槽之间，形成完整的索引范围。

数据的增删查

查询 salary = 5000 时：二分查找槽，确定 X 位于槽 1（最大主键 4500）和槽 2（最大主键 5100）之间 → 目标槽为槽 2。通过槽 1 的偏移量找到槽 1 中最大主键记录（4500），向后遍历记录（4800、5000），最终找到 salary = 5000。
记录删除：记录被删除后，不会立即从页目录中移除对应的槽，而是标记为 “无效”，那条记录依然存在当页内空闲空间较多时，InnoDB 会触发 “页整理”，合并相邻组并删除无效槽，优化页目录效率。
记录插入：新记录插入时，若所在组的记录数超过 4 条，InnoDB 会拆分组并新增槽，维持 “1-4 条记录对应 1 个槽” 的规则。只有 supremum 所在的槽最大数量为 8 条。重复插入删除的记录时，会复用之前标记为“无效”的记录，只是改变一下标志位。