综述

从上层的角度来看，InnoDB层的文件，除了redo日志外，基本上具有相当统一的结构，都是固定block大小，普遍使用的btree结构来管理数据。只是针对不同的block的应用场景会分配不同的页类型。通常默认情况下，每个block的大小为 UNIV_PAGE_SIZE，在不做任何配置时值为16kb，你还可以选择在安装实例时指定一个块的block大小。对于压缩表，可以在建表时指定block size，但在内存中表现的解压页依旧为统一的页大小。

从物理文件的分类来看，有日志文件、主系统表空间文件ibdata、undo tablespace文件、临时表空间文件、用户表空间。

由于数据库需要保证数据的完整性，因此在OS系统上封装了自己的文件系统。我们来看一张图，这样也能更好的理解innodb数据库的文件结构

首先看一下页（page)的结构

之前有说过，一个表空间文件都是由一个一个16kb的页组成，每个页都有一个32位序号(page number)，通常称为偏移量，即离表空间初始位置的偏移量．因为每个页大小为16kb，所以第0个页的偏移量为0，第一个页的偏移量为16384等等．因为32位的最大值为2^32，所以一个表空间的最大值为2^32*16kb=64TB．

1. Checksum为校验和，和磁盘打交道的程序为了保证数据正确性，都必须使用校验和，目的是验证因为磁盘空间损坏导致数据损坏；
2. offset(Page Number)为页的序号，即偏移量；
3. Previous Page和Next Page InnoDB的数据在内存缓冲区是由B+树组织的，而B+树中的每一层的页是由双向链表串起来，因为每个页header有指向上一个和下一个页的指针；这种结构可以提升全表扫描的效率；
4. LSN for last page modification LSN如果不懂，可以查看InnoDB存储引擎这本书，简单说就是用于表示刷新到重做日志数据量，可用于重做日志恢复数据库.
5. Page Type 即页的类型，页的类型决定了这个页其他部分存储的数据，常见的页类型有数据业，undo页，系统页等等；
6. space id 即这个页属于的表空间
7. flush LSN 这个值存储了刷新到整个系统任何页的最大LSN值．

接下来我们来看一下表空间（Tablespace)的一些基础知识

表空间是分段管理的，假如有一个表只有一个主键索引，那么这个表就有两个段，一个是内部节点段，即非叶子节点段，还有一个是叶子段，即存储数据的节点．如果一个表除了主键索引，还有一个辅助索引，那么这个这个表空间有四个段，主键内部节点段，主键叶子节点段，辅助索引内部节点段，辅助索引叶子节点段．InnoDB存储引擎有有一张图很好展示了段，区，页的关系:

当然共享表空间ibdata和用户表空间是不一样的，因为它需要存储更多全局的一些信息，例如doublewrite,undo等等，所以共享表空间拥有更多的段，这里先分析用户表空间．

每个表空间都有一个唯一space id，因为很多地方都需要使用到这个id，例如内存数据刷到磁盘时，需要使用这个space id来寻找表空间文件．InnoDB总有一个"系统空间"，即共享表空间，这个表系统表空间的space id始终为0．

表空间结构

一个表空间文件是由一系列的页组成的，页数量最多可达2^32个．为了更好管理页，页又按1MB(64个连续的页)分为组，这个组称为区，InnoDB一般情况下是按区来给段分配空间．

为了管理表空间所有页，区以及表空间自己，Innodb必须使用一些数据结构来跟踪保存页区等信息，下图展示了一个表空间的示意图:

每一个表空间的第一个页为FSP_HDR(file space header)页，这个页保存了FSP header结构，这个结构保存了这个表空间的大小，以及完全没有被使用的extents，fragment的使用情况，以及inode使用情况等等，接下来详细介绍．

第1个页只能保存256个extents，也就是16384个页，256MB．因此每隔16384个页必须分配一个新的页来保存接下来的16384个页的信息，这个页就是XDES页，这个XDES页和第１个页除了FSP_HDR结构置0外(因为第一个page已经包含了base list,所以后面的XDES page 的FSP_HDR结构置0），其他都一样．

第二个页IBUF_BITMAP这个页就是插入缓存bitmap页，用于记录插入缓冲区的一些信息．

第三个页是inode页，该页用一个链表存储表空间中所有段(file segments)；之前说段是由若干个extents组成，其实段除了extents之外，还有32个单独分配的"碎片"页组成，因为有些段可能用不到一个区，所以这里主要是为了节省空间．

FSP_HDR PAGE

      数据文件的第一个Page类型为FIL_PAGE_TYPE_FSP_HDR，在创建一个新的表空间时进行初始化(fsp_header_init)，该page同时用于跟踪随后的256个Extent(约256MB文件大小)的空间管理，所以每隔256MB就要创建一个类似的数据页，类型为FIL_PAGE_TYPE_XDES ，XDES Page除了文件头部外，其他都和FSP_HDR页具有相同的数据结构，可以称之为Extent描述页，每个Extent占用40个字节，一个XDES Page最多描述256个Extent。

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