十张图“拿捏”MySQL中B+树的生成过程

news2024/11/13 10:08:00

hello，我是大都督周瑜，这篇文章带你用十张图“拿捏”MySQL中B+树的生成过程。

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当MySQL接收到一条以下SQL时，表示要从t1表中查询数据：

select * from t1 where id = 3;

那表的数据存在哪呢？

自然是磁盘文件，每个表创建的时候都需要专门创建一个文件来存表的一行一行数据，这个文件叫做用户表空间文件，也就是ibd文件。

当执行insert语句时，比如：

insert into t1(id, a, b) values(3, 1, 'zhouyu');

MySQL需要将insert语句解析为一行数据，比如以上insert对应的一行记录为

但是这是逻辑层面的，这一行记录真正要存到磁盘，需要转成二进制。

id和a字段都是int类型，占4个字节，只需要将十进制转成二进制即可，b字段是字符，需要根据设置的字符编码来转成二进制，如果是ascii，那么每个字符对应一个字节。

最终这行记录对应的二进制为

把记录转成二进制之后，就需要存在到文件中了，也就是

如果多存储几行，那就是

这么看其实还是逻辑的，真正在磁盘中行和行之间是没有框框的，而是

因此，当插入了多行数据行后，如果行和行之间没有指定的分割符，那在获取数据的时候就不好区分各行的数据了，因此需要明确定义好行的格式，我们可以在每行记录前定义一个记录头，固定占4个字节，其中一个字节用来存当前记录的长度，也就是字节数，另外三个字节先空着。

如果依次插入的是：

insert into t1(id, a, b) values(3, 1, 'zhouyu');
insert into t1(id, a, b) values(9, 5, 'dadudu');
insert into t1(id, a, b) values(6, 8, 'xiaodudu');

那么对应的就是

不过，不知道大家发现问题没有，现在插入的数据并没有按id升序排序，我们先不管为什么要按id排序，我们先想如何按id进行升序排序，难道移动记录的物理位置吗？

当然不用这么麻烦，我们可以在每行记录再新增一个隐藏字段，叫做next_record，相当于链表节点的指针，这样就可以通过这个next_record来控制记录的逻辑顺序了，而不用移动物理位置。

所谓的记录的指针，就是对应记录在文件中字节的编号，或者叫做偏移量，比如40就是表示文件中第40个字节是当前记录的下一条记录，在InnoDB的设计中是指向了记录的中间，这样既方便获取记录的字段，又方便获取记录的next_record，为了好理解，我们还是把指针箭头画出来

还有一个更严重的问题，假如现在执行where查询，比如：

select * from t1 where b = 'dadudu';

需要遍历每行记录进行判断，那难道每次从文件中获取一行记录进行判断吗？那当然不行，记录多了那得做很多次IO。

因此有了页，每页默认16KB，不过一页能存多少条记录就不是固定的了。

我们假如一页只能存三条，那么现在要存9条记录，就需要3页，也就是3个16KB。

注意，每页中可能有空隙的，所以页和页之间我都留了一点空隙。

innodb每次都会取16kb的数据出来，然后遍历这16kb数据中的每行记录，可是如何知道有没有下一页呢？因此每页除开会存数据行之外，还额外有一个page header的固定空间，用来存page_no和next_page，page_no表示页号，从0开始，next_page表示下一页，存的就是下一页的页号，因为每页固定是16KB，因此只要知道page_no就能从文件中定位到具体页的物理位置，从而读取该页的内容，比如要获取page_no=2的页内容，那就直接从第2*16384个字节开始取，取16384个字节就是page_no=2的页的内容。