索引页格式

InnoDB 为了不同的目的而设计了许多种不同类型的页，存放我们表中记录的那种类型的页自然也是其中的一员，官方称这种存放记录的页为索引**（INDEX） **页，不过要理解成数据页也没问题，毕竟存在着聚簇索引这种索引和数据混合的东西。

一个 InnoDB 数据页的存储空间大致被划分成了 7 个部分：

• File Header 文件头部 38 字节页的一些通用信息
• Page Header 页面头部 56 字节数据页专有的一些信息
• Infimum + Supremum 最小记录和最大记录 26 字节两个虚拟的行记录
• User Records 用户记录 大小不确定 实际存储的行记录内容
• Free Space 空闲空间 大小不确定 页中尚未使用的空间
• Page Directory 页面目录 大小不确定 页中的某些记录的相对位置
• File Trailer 文件尾部 8 字节 校验页是否完整

User Records

我们自己存储的记录会按照我们指定的行格式存储到 User Records 部分。但是在一开始生成页的时候，其实并没有 User Records 这个部分，每当我们插入一条记录，都会从 Free Space 部分，也就是尚未使用的存储空间中申请一个记录大小的空间划分到User Records 部分，当 Free Space 部分的空间全部被User Records 部分替代掉之后，也就意味着这个页使用完了，如果还有新的记录插入的话，就需要去申请新的页了。
当前记录被删除时，则会修改记录头信息中的 delete_mask 为 1，也就是说被删除的记录还在页中，还在真实的磁盘上。这些被删除的记录之所以不立即从 磁盘上移除，是因为移除它们之后把其他的记录在磁盘上重新排列需要性能消耗。
所以只是打一个删除标记而已，所有被删除掉的记录都会组成一个所谓的垃**圾链表，在这个链表中的记录占用的空间称之为所谓的可重用空间，之后如果有新记录插入到表中的话，可能把这些被删除的记录占用的存储空间覆盖掉。
同时我们插入的记录在会记录自己在本页中的位置，写入了记录头信息中heap_no 部分。heap_no 值为 0 和 1 的记录是 InnoDB 自动给每个页增加的两个记录，称为伪记录或者虚拟记录。这两个伪记录一个代表最小记录，一个代表最**大记录，这两条存放在页的 User Records 部分，他们被单独放在一个称为 Infimum+ Supremum 的部分。
记录头信息中 next_record 记录了从当前记录的真实数据到下一条记录的真实数据的地址偏移量。这其实是个链表，可以通过一条记录找到它的下一条记录。但是需要注意注意再注意的一点是，下一条记录指得并不是按照我们插入顺序的下一条记录，而是按照主键值由小到大的顺序的下一条记录。而且规定 Infimum 记录（也就是最小记录） 的下一条记录就是本页中主键值最小的用户记录，而本页中主键值最大的用户记录的下一条记录就是 Supremum 记录（也就是最大记录）

我们的记录按照主键从小到大的顺序形成了一个单链表，记录被删除，则从这个链表上摘除。

Page Directory

Page Directory 主要是解决记录链表的查找问题。如果我们想根据主键值查找页中的某条记录该咋办？按链表查找的办法：从 Infimum 记录（最小记录）开始，沿着链表一直往后找，总会找到或者找不到。
InnoDB 的改进是，为页中的记录再制作了一个目录，他们的制作过程是这样的：
1、将所有正常的记录（包括最大和最小记录，不包括标记为已删除的记录） 划分为几个组。
2、每个组的最后一条记录（也就是组内最大的那条记录）的头信息中的n_owned 属性表示该记录拥有多少条记录，也就是该组内共有几条记录。
3、将每个组的最后一条记录的地址偏移量单独提取出来按顺序存储到靠近页的尾部的地方，这个地方就是所谓的 Page Directory，也就是页目录页面目录中的这些地址偏移量被称为槽（英文名：Slot），所以这个页面目录就是由槽组成的。

4、每个分组中的记录条数是有规定的：对于最小记录所在的分组只能有 1 条记录，最大记录所在的分组拥有的记录条数只能在 1~8 条之间，剩下的分组中记录的条数范围只能在是 4~8 条之间。如下图：

这样，一个数据页中查找指定主键值的记录的过程分为两步：
通过二分法确定该记录所在的槽，并找到该槽所在分组中主键值最小的那条记录。通过记录的 next_record 属性遍历该槽所在的组中的各个记录。

Page Header

InnoDB 为了能得到一个数据页中存储的记录的状态信息，比如本页中已经存储了多少条记录，第一条记录的地址是什么，页目录中存储了多少个槽等等， 特意在页中定义了一个叫 Page Header 的部分，它是页结构的第二部分，这个部分占用固定的 56 个字节，专门存储各种状态信息。

File Header

File Header 针对各种类型的页都通用，也就是说不同类型的页都会以 File Header 作为第一个组成部分，它描述了一些针对各种页都通用的一些信息，比方说页的类型，这个页的编号是多少，它的上一个页、下一个页是谁，页的校验和等等，这个部分占用固定的 38 个字节。
页的类型，包括 Undo 日志页、段信息节点、Insert Buffer 空闲列表、Insert Buffer 位图、系统页、事务系统数据、表空间头部信息、扩展描述页、溢出页、索引页，有些页会在后面的课程看到。
同时通过上一个页、下一个页建立一个双向链表把许许多多的页就串联起来， 而无需这些页在物理上真正连着。但是并不是所有类型的页都有上一个和下一个 页的属性，数据页是有这两个属性的，所以所有的数据页其实是一个双向链表。

File Trailer

我们知道 InnoDB 存储引擎会把数据存储到磁盘上，但是磁盘速度太慢，需要以页为单位把数据加载到内存中处理，如果该页中的数据在内存中被修改了，那么在修改后的某个时间需要把数据同步到磁盘中。但是在同步了一半的时候中断电了咋办？
为了检测一个页是否完整（也就是在同步的时候有没有发生只同步一半的尴尬情况），InnoDB 每个页的尾部都加了一个 File Trailer 部分，这个部分由 8 个字节组成，可以分成 2 个小部分：

1. 前 4 个字节代表页的校验和

这个部分是和 File Header 中的校验和相对应的。每当一个页面在内存中修改了，在同步之前就要把它的校验和算出来，因为 File Header 在页面的前边， 所以校验和会被首先同步到磁盘，当完全写完时，校验和也会被写到页的尾部， 如果完全同步成功，则页的首部和尾部的校验和应该是一致的。如果写了一半儿断电了，那么在 File Header 中的校验和就代表着已经修改过的页，而在 File Trailer 中的校验和代表着原先的页，二者不同则意味着同步中间出了错。

1. 后 4 个字节代表页面被最后修改时对应的日志序列位置（LSN），这个也和校验页的完整性有关。

这个 File Trailer 与 File Header 类似，都是所有类型的页通用的。