MySQL InnoDB 行記錄格式（ROW_FORMAT）

MySQL InnoDB 行記錄格式（ROW_FORMAT）

1、行記錄格式的分類和介紹

在早期的InnoDB版本中，因爲文件格式只有一種，所以不須要爲此文件格式命名。隨着InnoDB引擎的發展，開發出了不兼容早期版本的新文件格式，用於支持新的功能。爲了在升級和降級狀況下幫助管理系統的兼容性，以及運行不一樣的MySQL版本，InnoDB開始使用命名的文件格式。

1. Antelope: 先前未命名的，原始的InnoDB文件格式。它支持兩種行格式：COMPACT 和 REDUNDANT。MySQL5.6的默認文件格式。能夠與早期的版本保持最大的兼容性。不支持 Barracuda 文件格式。

2. Barracuda: 新的文件格式。它支持InnoDB的全部行格式，包括新的行格式：COMPRESSED 和 DYNAMIC。與這兩個新的行格式相關的功能包括：InnoDB表的壓縮，長列數據的頁外存儲和索引建前綴最大長度爲3072字節。

在 msyql 5.7.9 及之後版本，默認行格式由innodb_default_row_format變量決定，它的默認值是DYNAMIC，也能夠在 create table 的時候指定ROW_FORMAT=DYNAMIC。用戶能夠經過命令 SHOW TABLE STATUS LIKE'table_name' 來查看當前表使用的行格式，其中 row_format 列表示當前所使用的行記錄結構類型。

PS：若是要修改現有表的行模式爲compressed或dynamic，必須先將文件格式設置成Barracuda：set global innodb_file_format=Barracuda;，再用ALTER TABLE tablename ROW_FORMAT=COMPRESSED;去修改才能生效。

mysql> show variables like "innodb_file_format";
+--------------------+-----------+
| Variable_name      | Value     |
+--------------------+-----------+
| innodb_file_format | Barracuda |
+--------------------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> show table status like "test%"\G
*************************** 1. row ***************************
           Name: test
         Engine: MyISAM
        Version: 10
     Row_format: Dynamic
           Rows: 4
 Avg_row_length: 20
    Data_length: 80
Max_data_length: 281474976710655
   Index_length: 1024
      Data_free: 0
 Auto_increment: NULL
    Create_time: 2018-08-07 13:07:59
    Update_time: 2018-08-07 13:08:01
     Check_time: NULL
      Collation: utf8_general_ci
       Checksum: NULL
 Create_options: row_format=DYNAMIC
        Comment: 

 

2、InnoDB行存儲

InnoDB表的數據存儲在頁（page）中，每一個頁能夠存放多條記錄。這些頁以樹形結構組織，這顆樹稱爲B樹索引。表中數據和輔助索引都是使用B樹結構。維護表中全部數據的這顆B樹索引稱爲聚簇索引，經過主鍵來組織的。聚簇索引的葉子節點包含行中全部字段的值，輔助索引的葉子節點包含索引列和主鍵列。

變長字段是個例外，例如對於BLOB和VARCHAR類型的列，當頁不能徹底容納此列的數據時，會將此列的數據存放在稱爲溢出頁(overflow page)的單獨磁盤頁上，稱這些列爲頁外列(off-page column)。這些列的值存儲在以單鏈表形式存在的溢出頁列表中，每一個列都有本身溢出頁列表。某些狀況下，爲了不浪費存儲空間和消除讀取分隔頁，列的全部或前綴數據會存儲在B+樹索引中。

 

3、Compact 和 Redundant

（一）Compact

Compact行記錄是在MySQL5.0中引入的，爲了高效的存儲數據，簡單的說，就是爲了讓一個頁（Page）存放的行數據越多，這樣性能就越高。行記錄格式以下：

 　　

1. 變長字段長度列表：變長字段長度最大不超過2字節（MySQL數據庫varcahr類型的最大長度限制爲65535）

2. NULL標識位：該位指示了該行數據中是否有NULL值，有則用1。

3. 記錄頭信息：固定佔用5字節（40位）

4. 列N數據：實際存儲每列的數據，NULL不佔該部分任何空間，即NULL佔有NULL標誌位，實際存儲不佔任何空間。

PS：每一行數據除了用戶定義的例外，還有兩個隱藏列，事物ID列和回滾指針列，分別位6字節和7字節的大小，若InnoDB表沒有定義主鍵，每行還未增長一個6字節的rowid列。

 

（二）Redundant

MySQL5.0以前的行記錄格式：

1. 字段偏移列表：一樣是按照列的順序逆序放置的，若列的長度小於255字節，用1字節表示，若大於255字節，用2字節表示。

2. 記錄頭信息：佔用6字節（48位）

（三）行溢出數據

1. 當行記錄的長度沒有超過行記錄最大長度時，全部數據都會存儲在當前頁。

2. 當行記錄的長度超過行記錄最大長度時，變長列（variable-length column）會選擇外部溢出頁（overflow page，通常是Uncompressed BLOB Page）進行存儲。

Compact + Redundant：保留前768Byte在當前頁（B+Tree葉子節點），其他數據存放在溢出頁。768Byte後面跟着20Byte的數據，用來存儲指向溢出頁的指針。

（四）概述

對於 Compact 和 Redundant 行格式，InnoDB將變長字段(VARCHAR, VARBINARY, BLOB 和 TEXT)的前786字節存儲在B+樹節點中，其他的數據存放在溢出頁(off-page)，以下圖：

上面所講的講的blob或變長大字段類型包括blob,text,varchar，其中varchar列值長度大於某數N時也會存溢出頁，在latin1字符集下N值能夠這樣計算：innodb的塊大小默認爲16kb，因爲innodb存儲引擎表爲索引組織表，樹底層的葉子節點爲一雙向鏈表，所以每一個頁中至少應該有兩行記錄，這就決定了innodb在存儲一行數據的時候不可以超過8k，減去其它列值所佔字節數，約等於N。

使用Antelope文件格式，若字段的值小於等於786字節，不須要溢出頁，由於字段的值都在B+樹節點中，因此會下降I/O操做。這對於相對較短的BLOB字段有效，但可能因爲B+樹節點存儲過多的數據而致使效率低下。

 

 4、Compressed 和 Dynamic

InnoDB1.0x開始引入心的文件格式（file format，用戶能夠理解位新的頁格式）——Barracuda（圖1），這個新的格式擁有兩種新的行記錄格式：Compressed和Dynamic。

新的兩種記錄格式對於存放BLOB中的數據採用了徹底的行溢出的方式。如圖：

Dynamic行格式，列存儲是否放到off-page頁，主要取決於行大小，他會把行中最長的一列放到off-page，直到數據頁能存放下兩行。TEXT或BLOB列<=40bytes時老是存在於數據頁。這種方式能夠避免compact那樣把太多的大列值放到B-tree Node（數據頁中只存放20個字節的指針，實際的數據存放在Off Page中，以前的Compact 和 Redundant 兩種格式會存放768個字前綴字節）。

Compressed物理結構上與Dynamic相似，Compressed行記錄格式的另外一個功能就是存儲在其中的行數據會以zlib的算法進行壓縮，所以對於BLOB、TEXT、VARCHAR這類大長度數據可以進行有效的存儲（減小40%，但對CPU要求更高）。

 

 

 

 如有不恰當之處，還望指教，謝謝！

參考

1. 《MySQL技術內幕·InnoDB存儲引擎》

2. 《InnoDB備忘錄-行記錄格式》

3. 《MySQL 大字段溢出致使數據回寫失敗》