空间管理
InnoDB Disk I/O
InnoDB使用异步磁盘IO，创建许多控制IO操作的进程，从而在进行其他数据库操作的同时依然能够把内容写到磁盘里。在进程内部，写入操作依然是同步的，并不是使用系统原生的异步IO API。
Read-Ahead
InnoDB认为部分数据有可能会很快用到时，会将其从磁盘载入内存中(Buffer Pool)，为实现大块连续读，InnoDB有两种策略
- 连续Read-Ahead，如果InnoDB注意到相关语句对某个tablespace的段访问是连续的，它会将整段内容提前载入到内存中
- 随机Read-Ahead，如果InnoDB注意到直接载入一整个tablespace会更快，它会直接把整个tablespace载入内存
Doublewrite Buffer
见前文中有关内容
File Space Management
InnoDB中的数据库存在文件中，所有内容写在一个文件还是分开写，都使用tablespaces的配置决定
Pages, Extents, Segments, and Tablespaces
Page
Page是数据库的最小磁盘空间管理单位，其尺寸默认为16K，可以修改。其结构为
| 名称 | 长度/字节 | 说明 |
|---|---|---|
| File Header | 38 | 页的通用信息 |
| Page Header | 56 | 数据页专有信息 |
| Infimum+supremum | 26 | 两个虚拟行记录 |
| User Records | Not Fix | 实际存储的行记录 |
| Free Space | Not Fix | 空闲空间 |
| Page Directory | Not Fix | 某些记录的相对位置 |
| File Tail | 8 | 校验 |
Extents
Extents是由许多Page组成的空间管理单位，其尺寸对照表如下
| Page尺寸 | Extent尺寸 | Extent中的Page数 |
|---|---|---|
| 4K | 1M | 256 |
| 8K | 1M | 128 |
| 16K | 1M | 64 |
| 32K | 2M | 64 |
| 64K | 4M | 64 |
Segment
Segment是由Extent构成的更高一级的单位。在InnoDB中，Tablespace的“文件”被称为Segment，注意，这个Segment和Rollback Segment什么的不一样，但是Rollback Segment会包含很多个Tablespace中的Segment。当Segment的空间不足时，InnoDB会先申请32 Pages，如果还需要申请，则会申请1个Extent。当Segment变得过大，InnoDB会一次获取4个Extents以保证数据的连续性。
一个Tablespace中包含两个Segment，一个用于存非叶子节点，一个用于存叶子节点，以保证叶子节点读写的连续性。
一些Page保存的是其他page的bitmap，所以有的时候Segment中只会包含零散的几个页而非整Extent。
删除操作的时候，会依据是否释放整Page或是整Extent来决定释放空间；删除表和行可以释放空间，但只在purge后空间才会被释放。
Page and Row
最长的行长度应当小于页的一半，如果出现过长的行，该行会被存在扩展页外存储(External off-page)中，直到其长度能被一页存下再挪回页中。
Row
行结构
- 变长字段长度列表: 存储着所有变长字段的数据占用的字段长度
- NULL标志位: 可以为NULL的列与标记为NULL的列
- 记录头信息
- 列1
- 列2
- …
记录头信息格式如下
| 名称 | 大小/bit | 描述 |
|---|---|---|
| 预留位 | 2 | 没用 |
| delete_mask | 1 | 删除标记 |
| min_rec_mask | 1 | 非叶子节点中的最小记录 |
| n_owned | 4 | 当前记录的记录数 |
| heap_no | 13 | 当前记录在堆中的位置信息 |
| record_type | 3 | 记录类型，0:叶节点，1:非叶子节点，2:最小记录，3:最大记录 |
| next_record | 16 | 下一条记录的相对位置 |
External off-page
- COMPACT and REDUNDANT: 当数据在Page中放不下时，InnoDB会在Page中存前768个字节，并将其他数据存到溢出页中，每个列都有自己的溢出页。该768个字符的前20个记录了该数据的长度以及多于内容在溢出页中的指针。
- DYNAMIC and COMPRESSED: InnoDB只会在Page内存20个字符的内容，表示长度和指针。
Checkpoints
InnoDB只会小批量地将Buffer Pool中的内容写到磁盘中以避免对用户体验造成影响。