你以為你寫(xiě)了一條 SQL，其實(shí)你是在和數(shù)據(jù)庫(kù)的一整套存儲(chǔ)機(jī)制打交道。

一、引言：懂記錄結(jié)構(gòu)，真的很重要！

開(kāi)篇三連擊：

• 當(dāng)你敲下INSERT時(shí)，數(shù)據(jù)是在磁盤(pán)「蓋房子」還是「搭積木」？
• 行格式里藏著哪些「加密代碼」？
• 一條“莫名其妙”的慢查詢(xún)，根源可能是行格式選錯(cuò)？

這些問(wèn)題的答案，就藏在 InnoDB 的記錄結(jié)構(gòu)里。

我們?cè)趯?xiě) SQL 的時(shí)候，經(jīng)常只關(guān)注“寫(xiě)對(duì)了沒(méi)”、“跑起來(lái)沒(méi)報(bào)錯(cuò)”。但真正理解 MySQL 的底層行為，往往要從一句簡(jiǎn)單的 INSERT 開(kāi)始。

二、從一條INSERT語(yǔ)句開(kāi)始說(shuō)起

當(dāng)我們執(zhí)行INSERT INTO users (name, age,address) VALUES ('張三', 25,'北京.海淀');這條語(yǔ)句時(shí)，數(shù)據(jù)并不會(huì)直接 “一股腦” 地塞進(jìn)磁盤(pán)。InnoDB 會(huì)按照特定的規(guī)則，將數(shù)據(jù) “搭建” 成特定的結(jié)構(gòu)，然后再存儲(chǔ)到磁盤(pán)上。

為了更好地理解這個(gè)過(guò)程，我們先來(lái)對(duì)比一下行數(shù)據(jù)以及行結(jié)構(gòu)。

假設(shè)我們有一張users表，包含id、name、age、address四個(gè)字段。

CREATE TABLEusers (
    idINTUNSIGNEDNOTNULL AUTO_INCREMENT COMMENT'主鍵ID',
    nameVARCHAR(100) NOTNULLCOMMENT'用戶(hù)姓名',
    age INTUNSIGNEDCOMMENT'年齡',
    address VARCHAR(255) COMMENT'地址',
    PRIMARY KEY (id)
) ENGINE=InnoDBDEFAULTCHARSET=utf8mb4 COMMENT='用戶(hù)信息表';

當(dāng)我們插入一條數(shù)據(jù)(1, '張三', 25,'北京.海淀')時(shí)，從表面上看，我們看到的行數(shù)據(jù)是這樣的：

然而在 InnoDB 中，一條數(shù)據(jù)并非簡(jiǎn)單存儲(chǔ)，而是拆分成多個(gè)部分：記錄頭信息保存元數(shù)據(jù)，變長(zhǎng)字段列表記錄變長(zhǎng)字段及長(zhǎng)度，NULL 值列表標(biāo)記哪些字段為 NULL。

InnoDB目前支持四種行格式：

• COMPACT（最常用）
• REDUNDANT（MySQL 5.0之前）
• DYNAMIC（MySQL 5.7默認(rèn)）
• COMPRESSED（壓縮格式）

COMPACT 行格式是最常用的“標(biāo)準(zhǔn)模板”，掌握它能幫助你理解 InnoDB 記錄結(jié)構(gòu)的核心。

三、COMPACT 行格式詳細(xì)介紹：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的 “標(biāo)準(zhǔn)模板”

廢話不多說(shuō)，直接看圖：

1. 記錄頭信息：數(shù)據(jù)的 “身份證”

記錄頭信息僅占5字節(jié)，卻包含記錄類(lèi)型、刪除標(biāo)記、B+樹(shù)位置等關(guān)鍵信息，是記錄的重要標(biāo)識(shí)。

當(dāng)我們執(zhí)行DELETE語(yǔ)句刪除一條記錄時(shí)，InnoDB 并不會(huì)立即從磁盤(pán)上刪除這條記錄，而是在記錄頭信息中設(shè)置刪除標(biāo)記，后續(xù)再通過(guò)專(zhuān)門(mén)的機(jī)制進(jìn)行清理。

2. 變長(zhǎng)字段列表：應(yīng)對(duì) “變化多端” 的數(shù)據(jù)

在實(shí)際應(yīng)用中，很多字段的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是不固定的，比如VARCHAR、TEXT、BLOB等類(lèi)型的字段。變長(zhǎng)字段列表就是為了應(yīng)對(duì)這些 “變化多端” 的數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的。它會(huì)記錄哪些字段是變長(zhǎng)的，以及它們的長(zhǎng)度。

變長(zhǎng)字段列表采用倒排的方式存儲(chǔ)，也就是說(shuō)，它從右往左存儲(chǔ)每個(gè)變長(zhǎng)字段的長(zhǎng)度。

(1) 變長(zhǎng)字段列表如何存儲(chǔ)實(shí)際數(shù)據(jù)？

當(dāng)執(zhí)行插入語(yǔ)句INSERT INTO users VALUES(1, '張三', 25, '北京.海淀');時(shí)，我們來(lái)分析一下變長(zhǎng)字段列表的存儲(chǔ)方式。

① 字段分析

• id：INT 類(lèi)型，固定長(zhǎng)度 4 字節(jié)，不屬于變長(zhǎng)字段
• name：VARCHAR (100)，實(shí)際存儲(chǔ) ' 張三 '，UTF-8 編碼下每個(gè)漢字占 3 字節(jié)，共 6 字節(jié)
• age：INT 類(lèi)型，固定長(zhǎng)度 4 字節(jié)，不屬于變長(zhǎng)字段
• address：VARCHAR (255)，實(shí)際存儲(chǔ) ' 北京.海淀 '，共包含 5 個(gè)字符（2 個(gè)漢字、1 個(gè)點(diǎn)、2 個(gè)漢字），每個(gè)漢字 3 字節(jié)，點(diǎn) 1 字節(jié)，共 13 字節(jié)

② 變長(zhǎng)字段列表的倒排存儲(chǔ)

上面的例子中，有兩個(gè)變長(zhǎng)字段：name和address。它們的長(zhǎng)度分別是 6 字節(jié)和 13 字節(jié)。根據(jù)倒排存儲(chǔ)規(guī)則，變長(zhǎng)字段列表會(huì)按照從右到左的順序記錄這些長(zhǎng)度。

• 表定義順序是：name, address
• 倒排后，存的時(shí)候順序是：address, name

因此，變長(zhǎng)字段列表的內(nèi)容為：[13,6]。

這些值并不是直接以十進(jìn)制存入，而是編碼成 1~2 字節(jié)的二進(jìn)制形式（依字段長(zhǎng)度大小決定）。

3. NULL 值列表：節(jié)省空間的 “小能手”

在 InnoDB 中，NULL 值列表是一種節(jié)省空間的巧妙設(shè)計(jì)。它不存儲(chǔ) NULL 的實(shí)際值，而是用每個(gè)字段對(duì)應(yīng)的一位二進(jìn)制位來(lái)標(biāo)記：

• 1 表示該字段為 NULL；
• 0 表示不為 NULL。

在計(jì)算 InnoDB 記錄結(jié)構(gòu)中的 NULL 值列表時(shí)，只有那些“允許為 NULL”的字段才會(huì)被納入統(tǒng)計(jì)。

以 users 表為例：

• id 是主鍵，不能為 NULL；
• name 被 NOT NULL 明確聲明，也不能為 NULL；
• age 和 address 沒(méi)有限定 NOT NULL，默認(rèn)是可以為 NULL 的。

所以，NULL 值列表中只包含 age 和 address 這兩個(gè)字段的狀態(tài)位。

NULL 值列表的位順序，是按照表結(jié)構(gòu)中允許 NULL 字段的出現(xiàn)順序排列的，且僅包含這些字段。

四、行溢出：當(dāng)數(shù)據(jù)太大時(shí)會(huì)發(fā)生什么？

1. 為什么會(huì)出現(xiàn)行溢出？

InnoDB 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以 “頁(yè)” 為基本單位，每頁(yè)默認(rèn)大小為 16KB。當(dāng)我們插入的數(shù)據(jù)（如一篇幾萬(wàn)字的文章、高清圖片的二進(jìn)制數(shù)據(jù)）長(zhǎng)度超過(guò)一頁(yè)能容納的空間時(shí)，InnoDB 就會(huì)遇到 “空間不夠用” 的難題。就像你想把 100 本書(shū)塞進(jìn)只能裝 50 本書(shū)的箱子，自然裝不下。

2. 什么是行溢出？

為了解決上述問(wèn)題，InnoDB 引入了行溢出機(jī)制：

• 當(dāng)數(shù)據(jù)過(guò)長(zhǎng)時(shí)，它會(huì)把超出數(shù)據(jù)頁(yè)容量的部分 “搬” 到額外的溢出頁(yè)中存儲(chǔ)；
• 并在原數(shù)據(jù)頁(yè)保留一個(gè)指向溢出頁(yè)的指針（通常是20字節(jié)）。

這就好比把裝不下的書(shū)先放在旁邊的臨時(shí)箱子，再在原本的箱子貼上標(biāo)簽注明 “其余書(shū)在隔壁箱”。

行溢出雖解決大字段存儲(chǔ)，但帶來(lái)性能隱患，如查詢(xún)慢、空間管理復(fù)雜、碎片增多。優(yōu)化可從多方面入手：拆大字段表、選適配數(shù)據(jù)類(lèi)型與行格式，控制字段長(zhǎng)度，同時(shí)避免在大字段建索引，以此提升數(shù)據(jù)庫(kù)性能。

五、結(jié)語(yǔ)：深入底層，才能掌控全局

數(shù)據(jù)庫(kù)的 “高性能密碼” 藏在底層結(jié)構(gòu)里。從 INSERT 語(yǔ)句到磁盤(pán)存儲(chǔ)，COMPACT 行格式的字段管理、行溢出的優(yōu)化邏輯，都是提升數(shù)據(jù)庫(kù)能力的關(guān)鍵。懂記錄結(jié)構(gòu)，才能在面試中從容應(yīng)答，在優(yōu)化時(shí)直擊痛點(diǎn)。

記住：深挖底層原理，才能讓技術(shù)成長(zhǎng) “知其所以然”。歡迎留言交流，一起解鎖更多數(shù)據(jù)庫(kù)奧秘！