07.行记录结构

行记录分类：

• Compact
• Redundant（ < 5.0`）
• Dynamic （默认）
• Compressed

Compact 行记录结构：

• 记录的额外信息
  • 变长字段长度列表
    • 图示：
    • 变长字段的定义：
      • VARCHAR(M)
      • CAHR(M) 但字符集为变长字符集(除了ascii、latin1、utf32之外都是，见文末的字符集编码)
    • 按照变长列的顺序倒序排列
    • 使用1～2个字节，记录的是对应列真实占用的字节数
      • W 表示当前字符集的最多字节数（utf8mb4 1～4）
      • VARCHAR(M) 这种类型表示能存储最多M个字符（注意是字符不是字节）
      • 该类型理论最多占用的字节数就是M×W
      • 实际占用字节数计做L
      • 结论：
        • M×W <= 255
          • 用1个字节表示
        • M×W > 255，L <= 127
          • 用1个字节表示
        • M×W > 255，L > 127
          • 用2个字节表示
  • Null值列表
    • 按照Null值列的顺序倒序排列
    • 用bit位记录的是对应列是否为Null，需要是字节的整数，不足在高位补0
  • 记录头信息
    • 图示：
    • 结构如下：
    • |名称|大小（单位：bit）|描述| |:--😐:--😐:--😐 |预留位1|1|没有使用| |预留位2|1|没有使用| |delete_mask|1|标记该记录是否被删除| |min_rec_mask|1|B+树的每层非叶子节点中的最小记录都会添加该标记| |n_owned|4|表示当前Page directory分组拥有的记录数，仅分组内的最大记录存在该字段| |heap_no|13|表示当前记录在记录堆的位置信息| |record_type|3|表示当前记录的类型，0普通记录，1B+树非叶子节点记录，2最小记录，3最大记录| |next_record|16|表示下一条记录的相对位置|
• 记录的真实数据
  • 隐藏列
    • 图示：
    • 结构如下：
    • |列名|是否必须|占用空间|描述| |:--😐:--😐:--😐:--😐 |row_id|否|6字节|行ID，唯一标识一条记录| |transaction_id|是|6字节|事务ID| |roll_pointer|是|7字节|回滚指针，指向undo记录|
    • 补充：
      • ** InnoDB主键的生成策略 **：
        1. 优先使用用户自定义主键，否则2
        2. 选取一个Unique键作为主键，否则3
        3. 为表默认添加一个名为row_id的隐藏列作为主键
  • 用户数据列
    • 真实的用户数据

Redundant 行格式：

Dynamic 行格式：

• 行溢出时处理方式跟Compact存在差异，其他类似

Compressed 行格式：

• 行溢出时处理方式跟Compact存在差异，其他类似；多页面进行压缩算法，节省空间，但消耗更多CPU

行溢出：

• MySQL对一条记录占用的最大存储空间是有限制的（BLOB、TEXT除外，但会发生行溢出）

• 所有列（不包括隐藏列和记录头信息）占用的字节长度在语法上加起来不能超过65535个字节（否则语法报错），在使用上超过8098字节会发生行溢出（不影响使用，语法不报错）

• VARCHAR(M)理论存储的字符数量：

  • M 表示存储的字符个数，不是字节数
  • ASCII编码, M的最大值：
    • VARCHAR(M) NOT NULL, M最多为65533 = (65535-2)/1
      • 字节数最多为65535个
      • 字段值长度占2字节
      • ASCII每个字符需要1个字节
    • VARCHAR(M) 没有定义NOT NULL, M最多为65532 = (65535-2-1)/1
      • 字节数最多为65535个
      • 字段值长度占2字节
      • NULL值标识占1个字节
      • ASCII每个字符需要1个字节
  • 不同编码下的M最大值：

• 行溢出：单个记录数据超过页的大小限制：

  • TEXT、BLOB类型的列在存储数据非常多的时候也会发生行溢出
  • 例如：VARCHAR(65532) 65533约64KB，超过单页16KB（16384字节）的限制
  • 行记录格式针对行溢出的方案：
    • 对于Compact、Reduntant，如果某一列中的数据非常多的话，在本记录的真实数据处只会存储该列的前768个字节的数据和一个指向其他页的地址，然后把剩下的数据存放到其他页中。
    • 对于Dynamic、Compressed行格式，不会在记录的真实数据处存储数据的前768个字节，而是把所有的字节都存储到其他页面中，只在记录的真实数据处存储其他页面的地址
    • Compact、Reduntant 行溢出：
    • Dynamic、Compressed 行溢出：
  • 行溢出的临界点计算：
    • 假设：表结构只有一个字段（行记录只有一列）
    • 规定：一个页中至少存放两行记录
    • 数据推导：
      • 每个记录至少27个额外字节；27 * 2
      • 每个页的额外信息，136个字节
      • 每个页最大16384字节
    • 公式： 136 + 2×(27 + n) > 16384
    • 求解后：n > 8098
    • 如果我们向一个行中存储了很大的数据(超过8098个字节)时，可能发生行溢出的现象

字符集：

• MySQL有四个级别的字符集和比较规则：服务器级别、库级别、表级别、列级别

• 字符集 CHARSET：

  1. 作用：某个字符范围的编码规则
  2. 查看命令：SHOW CHARSET
  3. utf8mb3 （别名utf8）：阉割过的utf8字符集，只使用1～3个字节表示字符，包含常用字符
  4. utf8mb4：正宗的utf8字符集，使用1～4个字节表示字符，包含所有字符

• 比较规则 COLLATION：

  1. 用来做排序和比较大小
  2. 查看命令：SHOW COLLATION [LIKE 匹配的模式]

• 字符集占用字节数： |字符集名称|Maxlen|备注| |:--😐:--😐:--😐 |ascii|1|128个字符| |latin1/ISO 8859-1字符集|1|256个字符| |gb2312|1～2|兼容ASCII,ASCII占1个字节，其他2字节，| |gbk|1～2|对GB2312字符集的扩充| |Unicode字符集|1～4|收录所有能想到的字符| |utf8|1～4|unicode字符集的一种编码方式| |utf16|2、4|unicode字符集的一种编码方式| |utf32|4|unicode字符集的一种编码方式|