InnoDB记录结构浅析

InnoDB记录由三个部分组成，见表1：
表1：InnoDB的记录组织形式
名称 长度
Field Start Offsets F*1或者 (F*2)个字节
Extra Bytes 6个字节
Field Contents 和记录的实际内容相关

备注：
1)        “F”是指记录的字段数量。
2)        “Field Start Offsets”是一个目录列表，分别指向下一个字段实际存储的偏移值。
3)        “Extra Bytes”的长度是不变的，占用6个字节。
4)        “Field Contents”存放实际的数据。
  记录的起点实际上是从“Field Contents”的第一个字节开始的，而不是从“Field Start Offsets”的第一个字节开始。如果得到一个记录的指针，实际是指向实际记录的起点。因此，如果要得到其它两个部分，只要对指针进行减法操作就行了。比如减去6就得到“Extra Bytes”的起始地址。只有第三部分，是采用对指针的加法操作来得到相应的字段地址偏移。

1 FIELD START OFFSETS(字段偏移量列表)
   这是一个目录列表，每一个目录是一个相对于记录起点的偏移量。这些目录是反向存储的，也就是说第一个字段的偏移量是存储在该列表的最后一个目录。
  举个例子：假设现在有三个列。第一个列的长度是1，第二个列的长度是2，第三个列的长度是4。在这种情况下，相应的偏移量分别是：1、3(1+2)、7(1+2+4)。但是因为目录列表是反向存储的，所以存储的内容为：07、03、01。
这里面有两种特殊的情况需要考虑：
1)        每个目录的长度或者为1个字节或者为2个字节。只有当记录的总长度小于127时，才可以设置目录长度为1个字节。在“Extra Bytes”中会指出目录的长度是一个字节还是两个字节。
2)        偏移值的最高位通常是标志位。

当每个偏移量是一个字节时：
1)        1 bit=0：字段是非NULL，=1：字段是NULL。
2)        7 bits：实际的偏移值，范围是0到127。

当每个偏移量是两个字节时：
1）    1 bit=0：字段是非NULL，=1：字段是NULL。
2）    1 bit=0：字段存储在同一页，=1：字段存储在不同的页，只有当记录包含大字段对象时才可能出现这一情况。。
3）    14 bits：实际的偏移值，范围是0到16383。

2 EXTRA BYTES（额外字节）
额外字节是定长的，占用6个字节。见表2。
表2：extra bytes的组织形式
名称 长度 描述
info_bits    
() 1 bit 没有使用
() 1 bit 没有使用
delete_flag 1 bit 当记录已被删除，设置该标志位为1。
min_rec_flag 1 bit 如果是最小虚拟记录，设置该标志位为1。
n_owned 4 bits 该记录拥有的记录数量
heap_no 13 bits 在索引页的堆中的序号
n_fiels 10 bits 该记录拥有的字段数量，范围为1到1023。
1bytes_offs_flag 1 bit 如果“Files Start Offsets”是1字节的，则设为1。
next 16 bits 16 bits 指向该页的下一条记录
total 48 bits  

如果你仅仅打算读取该记录，那么标志位“1byte_offs_flag”必须得读的，因为你需要知道目录指针是1字节的还是2字节的。
当给定记录的起点指针（即指向“Field Contents”），得到目录列表头指针（即指向“Field Start Offsets”）的步骤如下：
1) 令X=n_fields（该数值和目录列表的数量相等）
2) 如果1byte_offs_flag等于0，就是说每个偏移量需要2个字节表示，那么X=X+2。
3) 设X=X+6，因为“Extra Bytes”为6个字节。
4) 所以目录列表头指针的地址，等于记录的起始指针减去X。

3 FIELD CONTENTS（字段内容）
这个部分用来存放记录的实际数据，按照定义的顺序进行存放。



4 举例
创建一张表：
create table t(field1 varchar(3),field2 varchar(3),field3 varchar(3));
尽管在定义中我们只提供了三个列（字段），但实际记录中包含六个列，因为系统自动增加了三个系统列用于管理。三个系统列分别为：ROWID、事务ID、会滚段指针。在这个例子中，我们不考虑这三个列。
插入三条数据：
insert into t values('PP','PP', 'PP');
insert into t values('QQ','QQ', 'QQ');
insert into t values('R',NULL, NULL);
通过dump工作可以得到以下的实际存储数据，见表3：
表3 物理存储中记录的组织形式
Address Values in Hexadecimal Values in ASCII
0D4280: 00 00 2D 00 84 4F 4F 4F 4F 4F 4F 4F 4F 4F 19 17 ..-..OOOOOOOOO..
0D4290: 15 13 0C 06 00 00 78 0D 02 BF 00 00 00 00 04 21 ......x........!
0D42A0: 00 00 00 00 09 2A 80 00 00 00 2D 00 84 50 50 50 .....*....-..PPP
0D42B0: 50 50 50 16 15 14 13 0C 06 00 00 80 0D 02 E1 00 PPP.............
0D42C0: 00 00 00 04 22 00 00 00 00 09 2B 80 00 00 00 2D ....".....+....-
0D42D0: 00 84 51 51 51 94 94 14 13 0C 06 00 00 88 0D 00 ..QQQ...........
0D42E0: 74 00 00 00 00 04 23 00 00 00 00 09 2C 80 00 00 t.....#.....,...
0D42F0: 00 2D 00 84 52 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 .-..R...........


对记录进行重新编排，格式如下所示：
19 17 15 13 0C 06 Field Start Offsets /* First Row */
00 00 78 0D 02 BF Extra Bytes
00 00 00 00 04 21 System Column #1
00 00 00 00 09 2A System Column #2
80 00 00 00 2D 00 84 System Column #3
50 50 Field1 'PP'
50 50 Field2 'PP'
50 50 Field3 'PP'

16 15 14 13 0C 06 Field Start Offsets /* Second Row */
00 00 80 0D 02 E1 Extra Bytes
00 00 00 00 04 22 System Column #1
00 00 00 00 09 2B 80 System Column #2
00 00 00 2D 00 84 System Column #3
51 Field1 'Q'
51 Field2 'Q'
51 Field3 'Q'

94 94 14 13 0C 06 Field Start Offsets /* Third Row */
00 00 88 0D 00 74 Extra Bytes
00 00 00 00 04 23 System Column #1
00 00 00 00 09 2C System Column #2
80 00 00 00 2D 00 84 System Column #3
52 Field1 'R'
现在我们对记录进行分析：
1)对于第一条记录的六个字段，长度分别为：6、6、6、2、2、2。因为每一个偏移量是针对下一个字段的，所以对应的16进制偏移值为：06、0c(6+6)、13(6+6+7)、15(6+6+7+2)、17(6+6+7+2+2)、19(6+6+7+2+2)。因为目录列表是反序的，所以存储的值是：19、17、13、0c、06。
2）我们再看第一条记录的“Extra Bytes”部分：00 00 78 0D 02 BF。第四个字节的0D表示二进制是1101，110是n_filed的最后三个bits（继续往前面分析，n_files对应的二进制为0000000110，也就是6，说明该记录由6个字段组成），1101的最后一个1指出了1byte_offs_flag值为1，即每个偏移量占用1个字节。第五个字节和第六个字节组成了02 BF，这是下一个（第二条）记录起点对应的偏移量（相对于页开始处）。
3）现在我们来看第三条记录，“Field Start Offsets”中的94、94，对应着字段field2以及field3。94对应的二进制为1001 0100，最高位的1表示该字段为NULL，字节01 0100指的是下一个字段的偏移值：14。同时，我们可以看到，NULL值并没有真正占用“Field contents”的空间。