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MySQL 的 NULL 值会占用空间吗? MySQL 怎么知道 varchar(n) 实际占用数据的大小? varchar(n) 中 n 最大取值为多少? 行溢出后,MySQL 是怎么处理的? 上述面试题不知道大家都是否了解呢?如果对某个点有所疑问,那么就一起在本文中寻找答案吧! 表空间文件的结构是怎么样的?表空间由段、区、页、行组成,InnoDB存储引擎的逻辑存储结构大致如下图: 数据库表中的记录都是按行存放的,每行记录根据不同的行格式,有不同的存储结构。 页(page)记录是按照行来存储的,但是数据库的读取并不以「行」为单位,否则一次读取(也就是一次 I/O 操作)只能处理一行数据,效率会非常低。 因此,InnoDB 的数据是按「页」为单位来读写的,也就是说,当需要读一条记录的时候,并不是将这个行记录从磁盘读出来,而是以页为单位,将其整体读入内存。 默认每个页的大小为 16KB,也就是最多能保证 16KB 的连续存储空间。 页是 InnoDB 存储引擎磁盘管理的最小单元,意味着数据库每次读写都是以 16KB 为单位的,一次最少从磁盘中读取 16K 的内容到内存中,一次最少把内存中的 16K 内容刷新到磁盘中。 区(extent)我们知道 InnoDB 存储引擎是用 B+ 树来组织数据的。 B+ 树中每一层都是通过双向链表连接起来的,如果是以页为单位来分配存储空间,那么链表中相邻的两个页之间的物理位置并不是连续的,可能离得非常远,那么磁盘查询时就会有大量的随机I/O,随机 I/O 是非常慢的。 解决这个问题也很简单,就是让链表中相邻的页的物理位置也相邻,这样就可以使用顺序 I/O 了,那么在范围查询(扫描叶子节点)的时候性能就会很高。那具体怎么解决呢? 在表中数据量大的时候,为某个索引分配空间的时候就不再按照页为单位分配了,而是按照区(extent)为单位分配。每个区的大小为 1MB,对于 16KB 的页来说,连续的 64 个页会被划为一个区,这样就使得链表中相邻的页的物理位置也相邻,就能使用顺序 I/O 了。 段(segment)表空间是由各个段组成的,段是由多个区组成的。段一般分为数据段、索引段和回滚段等。 索引段:存放 B + 树的非叶子节点的区的集合; 数据段:存放 B + 树的叶子节点的区的集合; 回滚段:存放的是回滚数据的区的集合, MVCC 就是利用了回滚段实现了多版本查询数据。 InnoDB 行格式InnoDB 提供了 4 种行格式,分别是 Redundant、Compact、Dynamic和 Compressed 行格式。 由于 Redundant 不是一种紧凑的行格式,所以 MySQL 5.0 之后引入了 Compact 行记录存储方式,Compact 是一种紧凑的行格式,设计的初衷就是为了让一个数据页中可以存放更多的行记录,从 MySQL 5.1 版本之后,行格式默认设置成 Compact。 Dynamic 和 Compressed 两个都是紧凑的行格式,它们的行格式都和 Compact 差不多,因为都是基于 Compact 改进一点东西。从 MySQL5.7 版本之后,默认使用 Dynamic 行格式 Redundant 行格式这里就不讲了,因为现在基本没人用了,这次重点介绍 Compact 行格式,因为 Dynamic 和 Compressed 这两个行格式跟 Compact 非常像。 COMPACT 行格式一条完整的记录分为「记录的额外信息」和「记录的真实数据」两个部分。 记录的额外信息变长字段长度列表:在存储数据的时候,也要把数据占用的大小存起来,存到「变长字段长度列表」里面,读取数据的时候才能根据这个「变长字段长度列表」去读取对应长度的数据 注意:数据库表的行格式不一定有「变长字段字节数列表」 「变长字段长度列表」只出现在数据表有变长字段(varchar)的时候。当数据表没有变长字段的时候,表里的行格式就不会有「变长字段长度列表」了 NULL 值列表:表中的某些列可能会存储 NULL 值,如果把这些 NULL 值都放到记录的真实数据中会比较浪费空间,所以 Compact 行格式把这些值为 NULL 的列存储到 NULL值列表中。每个列对应一个二进制位(bit),二进制位按照列的逆序排列。 二进制位的值为1时,代表该列的值为NULL。 二进制位的值为0时,代表该列的值不为NULL。 最后将这个二进制数转换为十进制存入到NULL 值列表中 ![]() 注意:数据库表的行格式不一定有「NULL 值列表」 当数据表的字段都定义成 NOT NULL 的时候,这时候表里的行格式就不会有 NULL 值列表了。 所以在设计数据库表的时候,通常都是建议将字段设置为 NOT NULL,这样可以至少节省 1 字节的空间(NULL 值列表至少占用 1 字节空间)。 记录头信息:记录头信息中包含的内容很多,我就不一一列举了,这里说几个比较重要的: delete_mask :标识此条数据是否被删除。从这里可以知道,我们执行 detele 删除记录的时候,并不会真正的删除记录,只是将这个记录的 delete_mask 标记为 1。 next_record:下一条记录的位置。从这里可以知道,记录与记录之间是通过链表组织的。在前面我也提到了,指向的是下一条记录的「记录头信息」和「真实数据」之间的位置,这样的好处是向左读就是记录头信息,向右读就是真实数据,比较方便。 record_type:表示当前记录的类型,0表示普通记录,1表示B+树非叶子节点记录,2表示最小记录,3表示最大记录 记录的真实数据记录真实数据部分除了我们定义的字段,还有三个隐藏字段,分别为:row_id、trx_id、roll_pointer row_id:这是行标识符,用于唯一标识表中的每条记录。如果我们建表的时候指定了主键或者唯一约束列,那么就没有 row_id 隐藏字段 trx_id:这事务id,表示这个数据是由哪个事务生成的 roll_pointer:回滚指针,指向undo日志中的一个特定点,用于在需要撤销操作时恢复数据到之前的状态。 然后剩余位置就是存储正式的数据内容了 拓展:varchar(n) 中 n 最大取值为多少?一行记录最大能存储 65535 字节的数据,但是这个是包含「变长字段字节数列表所占用的字节数」和「NULL值列表所占用的字节数」。所以, 我们在算 varchar(n) 中 n 最大值时,需要减去这两个列表所占用的字节数。 如果一张表只有一个 varchar(n) 字段,且允许为 NULL,字符集为 ascii。varchar(n) 中 n 最大取值为 65532。 计算公式: 65535 - 变长字段字节数列表所占用的字节数 - NULL值列表所占用的字节数 = 65535 - 2 - 1 = 65532 如果有多个字段的话,要保证所有字段的长度 + 变长字段字节数列表所占用的字节数 + NULL值列表所占用的字节数 |
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