java八股文面试[数据库]——行溢出

柔光的暖阳◎ 2024-03-26 23:18 117阅读 0赞

###### **行记录格式** ######

###### **1) 行格式分类** ######

表的行格式决定了它的行是**如何物理存储**的，这反过来又会影响**查询和DML**操作的性能。如果在单个page页中容纳更多行，查询和索引查找可以更快地工作，缓冲池中所需的内存更少，写入更新时所需的I/O更少。

InnoDB存储引擎支持**四种行格式**：Redundant、Compact、Dynamic 和 Compressed .

查询MySQL使用的行格式,**默认为: dynamic**

指定行格式语法

CREATE TABLE <table_name(column_name)> ROW_FORMAT=行格式名称
    ALTER TABLE <table_name> ROW_FORMAT=行格式名称

###### **2) COMPACT 行记录格式** ######

Compact 设计目标是**高效地存储数据**，一个页中存放的行数据越多，其性能就越高。

Compact行记录由两部分组成: 记录放入**额外信息** 和 记录的**真实数据**.

![image.png][]

**记录额外信息部分**

服务器为了描述一条记录而添加了一些额外信息(元数据信息)，这些额外信息分为3类，分别是: 变长字段长度列表、NULL值列表和记录头信息.

*  **变长字段长度列表**
    
    MySQL支持一些变长的数据类型，比如**VARCHAR**(M)、VARBINARY(M)、各种**TEXT**类型，各种**BLOB**类型，这些变长的数据类型占用的存储空间分为两部分：
    
    1.  真正的数据内容
    2.  **占用的字节数**
    
    变长字段的长度是不固定的，所以在存储数据的时候要把这些数据占用的字节数也存起来，读取数据的时候才能根据这个**长度列表**去读取对应长度的数据。
    
    在 `Compact`行格式中，把所有变长类型的列的长度都存放在记录的**开头部位**形成一个列表，按照**列的顺序逆序存放**,这个列表就是 **变长字段长度列表**。
 *  **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**。( 如果表中所有列都不允许为 NULL，就不存在NULL值列表 )
 *  **记录头信息**
    
    记录头信息是由固定的5个字节组成，5个字节也就是**40个二进制位**，不同的位代表不同的意思，这些头信息会在后面的一些功能中看到。
    
    <table> 
     <thead> 
      <tr> 
       <th>名称</th> 
       <th>大小(单位:bit)</th> 
       <th>描述</th> 
      </tr> 
     </thead> 
     <tbody> 
      <tr> 
       <td>预留位1</td> 
       <td>1</td> 
       <td>没有使用</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>预留位2</td> 
       <td>1</td> 
       <td>没有使用</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td><strong>delete_mask</strong></td> 
       <td>1</td> 
       <td>标记该记录是否被删除</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td><strong>min</strong>_rec_mask</td> 
       <td>1</td> 
       <td>标记该记录是否是本层B+树的非叶子节点中的最小记录</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>n_owned</td> 
       <td>4</td> 
       <td>表示当前分组中管理的记录数</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>heap_no</td> 
       <td>13</td> 
       <td>表示当前记录在记录<strong>堆中的位置</strong>信息</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>record_type</td> 
       <td>3</td> 
       <td>表示当前记录的类型: 0 表示<strong>普通记录</strong>, 1 表示B+树<strong>非叶子节点</strong>记录, 2 表示<strong>最小记录</strong>,3表示<strong>最大记录</strong></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>next_record</td> 
       <td>16</td> 
       <td>表示<strong>下一条记录</strong>的相对位置</td> 
      </tr> 
     </tbody> 
    </table>

1.  delete\_mask
    
    这个属性标记着当前记录是否被删除，占用1个二进制位，值为0 的时候代表记录并没有被删除，为1 的时候代表记录被删除掉了
2.  min\_rec\_mask
    
    B+树的每层非叶子节点中的最小记录都会添加该标记。
3.  n\_owned
    
    代表每个分组里，所拥有的记录的数量，一般是分组里主键最大值才有的。
4.  heap\_no
    
    在数据页的User Records中插入的记录是一条一条紧凑的排列的，这种紧凑排列的结构又被称为堆。为了便于管理这个堆，把记录在堆中的相对位置给定一个编号——heap\_no。所以heap\_no这个属性表示当前记录在本页中的位置。
5.  record\_type
    
    这个属性表示当前记录的类型，一共有4种类型的记录， 0 表示普通用户记录， 1 表示B+树非叶节点记录， 2 表示最小记录， 3 表示最大记录。
6.  next\_record
    
    表示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，可以理解为指向下一条记录地址的指针。值为正数说明下一条记录在当前记录后面，为负数说明下一条记录在当前记录的前面。

*  **记录真实数据部分**
    
    记录的真实数据除了插入的那些列的数据，MySQL会为每个记录**默认的添加一些列**（也称为**隐藏列**），具体的列如下：
    
    ![image.png][image.png 1]
    
    <table> 
     <thead> 
      <tr> 
       <th>列名</th> 
       <th>是否必须</th> 
       <th>占用空间</th> 
       <th>描述</th> 
      </tr> 
     </thead> 
     <tbody> 
      <tr> 
       <td>row_id</td> 
       <td>否</td> 
       <td>6字节</td> 
       <td>行ID,唯一标识一条记录</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>transaction_id</td> 
       <td>是</td> 
       <td>6字节</td> 
       <td>事务ID</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>roll_pointer</td> 
       <td>是</td> 
       <td>7字节</td> 
       <td>回滚指针</td> 
      </tr> 
     </tbody> 
    </table>
    
    生成隐藏主键列的方式有:

1. 服务器会在内存中维护一个全局变量，每当向某个包含隐藏的row_id列的表中插入一条记录时，就会把该变量的值当作新记录的row_id列的值，并且把该变量自增1。
    2. 每当这个变量的值为256的倍数时，就会将该变量的值刷新到系统表空间的页号为7的页面中一个Max Row ID的属性处。
    3. 当系统启动时，会将页中的Max Row ID属性加载到内存中，并将该值加上256之后赋值给全局变量，因为在上次关机时该全局变量的值可能大于页中Max Row ID属性值。

###### **3) Compact中的行溢出机制** ######

**什么是行溢出 ?**

MySQL中是**以页为基本单位**,进行磁盘与内存之间的数据交互的,我们知道一个页的大小是16KB,16KB = **16**384字节.而一个varchar(m) 类型列最多可以存储**65532**个字节,一些大的数据类型比如**TEXT可以存储更多**.

如果一个表中存在这样的大字段,那么**一个页就无法存储一条完整的记录**.这时就会发生行溢出,多出的数据就会存储在另外的溢出页中.

总结: 如果某些字段信息**过长**，无法存储在B树节点中，这时候会被**单独分配空间**，此时被称为溢出页，该字段被称为**页外列**。

**Compact中的行溢出机制**

InnoDB 规定**一页至少存储两条记录**(B+树特点)，如果页中**只能存放下一条记录**，InnoDB存储引擎会自动将行数据存放到**溢出页中.** 当发生行溢出时，**数据页**只保存了**前768字节**的前缀数据，接着是20个字节的偏移量，指向行**溢出页**.

![image.png][image.png 2]

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知识来源：马士兵教育

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[image.png 1]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/5f771a81689a4680a8e2439d39d156d9.png
[image.png 2]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/c5df882dec5049078da3c2e5fb63ff7f.png