MySQL的頁與行格式

什麼是MySQL的頁？

頁是指儲存引擎使用的最小的資料儲存單位。
當 MySQL 執行讀取或寫入操作時，是以頁為基本單位來進行操作的。即使讀寫一條資料，MySQL 也會按頁操作。
MySQL 的儲存引擎會將資料分成多個頁，並根據需要將這些頁載入到記憶體中進行處理。
透過使用頁來組織資料，MySQL 能夠更高效地管理儲存空間，減少讀取資料時的硬碟 I/O 次數，從而提高資料庫的效能。

MySQL 頁的組成？

• 頁頭：頁頭包含了關於該頁的一些後設資料資訊，例如頁型別、頁號、頁大小等。頁頭還可能包含用於管理該頁的一些控制資訊。
• 記錄：記錄是頁中儲存的實際資料內容，記錄可以包含行資料、索引資訊等。記錄的組織方式和格式會根據具體的資料表結構和儲存引擎的實現而有所不同。
• 空閒空間：空閒空間是指頁面中尚未被使用的空間，用於存放新的行資料或者在更新操作中的資料版本管理。資料庫系統會動態地管理和維護空閒空間，以便高效地利用頁面的儲存空間。
• 頁校驗和：有些資料庫系統會在頁中儲存校驗和資訊，用於檢測頁的完整性和資料一致性。校驗和可以幫助系統檢測儲存介質上的資料損壞或者傳輸過程中的錯誤。
• 其他後設資料：除了以上列出的內容之外，頁還可能包含其他後設資料資訊，例如版本號、事務相關資訊、鎖資訊等，這些資訊有助於資料庫系統實現事務管理、併發控制等功能。

MySQL資料為什麼要儲存在頁上？

方便管理，提高資料的訪問效率。
方便管理：通俗的理解，MySQL的頁就好比一個個抽屜，資料就是放抽屜裡的中藥，方便對每一小塊的資源進行處理。
提高資料的訪問效率：MySQL可以儲存大量資料，如果不儲存在頁上進行拆分，一次性儲存在磁碟上，一次性載入幾個G到記憶體，不是一個好的情況。

併為索引做準備，如果用B+tree作索引，想把大量的資料放入1-3層非線性的b+tree樹中，若沒有頁來壓縮歸類，很難放得下。

MySQL的資料在磁碟上是緊湊的連續儲存的嗎？

不是。
緊湊的連續儲存，舒服了強迫症工程師，但不適應磁碟。
如果是緊湊的連續儲存，對錶資料的頭部或中間進行資料的插入、刪除操作，那麼後面的資料就需要移動來保證資料儲存的連續性，這個過程消耗資源且無意義。
所以只需要保證邏輯上的關聯就行，加個連結串列就能解決資料之間的關聯問題。

頁和索引有什麼關係？

沒有因果關係，但有合作關係。
沒有因果體現在：頁是用來儲存資料，索引是用來提高查詢速度的。
合作關係，體現在：MySQL載入資料是按頁載入的，不是按照id一條一條載入。索引的建立，b+tree的各種節點，也是按照頁來的。

預設頁大小？

16KB。

MySQL 行、頁、區、段、表空間什麼聯絡？

• 行就是一條一條的資料，並按照行格式，包含一些欄位記錄頭的資訊。
• 多個行組合成一個頁，頁是指儲存引擎使用的最小的資料儲存單位。
• 64個連續頁組成一個區，預設一個區16KB大小，64個區剛好1MB。
• 多個區組成一個段，段是資料庫的分配單位。
• 多個段組成一個表空間，表空間是邏輯上的存在，表空間又分為系統表空間，使用者表空間，撤銷表空間和臨時表空間。

MySQL 行、頁、區、段、表空間存在的意義是什麼，解決了什麼問題？

• 行：就是一條條的資料，專門把資料放表服務於業務，沒什麼好說的。
• 頁：是指儲存引擎使用的最小的資料儲存單位，當 MySQL 執行讀取或寫入操作時，是以頁為基本單位來進行操作的，若引擎對資料讀寫逐行處理，太細的粒度的讀寫會增加硬碟 I/O 次數，降低效能。
• 區：區的引入有助於提高資料的連續性和存取效率。
• 段：幫助資料庫系統更好地最佳化儲存空間的使用和資料訪問的效率。
• 表空間：透過表空間的劃分和管理，可以實現對資料儲存結構的靈活控制和最佳化。

MySQL 頁的分類？

• 資料頁（Data Pages）：用於儲存表中的實際資料。每個資料頁的預設大小是16KB，可以透過配置進行修改，其中包含著表的行記錄。
• 索引頁（Index Pages）：用於儲存表的索引資料結構，如 B+ 樹索引。每個索引頁的預設大小也是16KB，可以透過配置進行修改。索引頁中包含了索引節點和指向下一層節點或資料頁的指標。
• BLOB頁（Blob Pages）：用於儲存大型二進位制物件（BLOB）資料，如圖片、音訊或影片檔案等。BLOB 資料通常被分離儲存在獨立的頁中，而不是與其他資料儲存在同一個資料頁中。
• Undo頁（Undo Pages）：用於儲存事務的回滾資訊，以支援事務的回滾和併發控制。Undo 頁記錄了舊值和未提交事務的回滾資訊。
• 插入緩衝（Insert Buffer）：雖然不是一種真正的頁型別，但在 InnoDB 儲存引擎中使用了插入緩衝來加速資料的插入操作。插入緩衝快取了新插入的資料，然後按順序批次地將資料插入到資料頁中
• 系統頁（System Pages）：用於儲存 InnoDB 儲存引擎的一些系統資訊，例如表空間、事務資訊等。
• 重新整理（Flush）頁：用於將修改過的資料頁重新整理到磁碟上的物理資料檔案中。
• 壓縮頁（Compressed Pages）：用於儲存使用壓縮演算法進行壓縮的資料。
• 重做日誌頁（Redo Log Pages）：用於儲存 InnoDB 儲存引擎的重做日誌（Redo Log）資訊。
• 頁面連結串列頁（Page Directory Pages）：用於儲存頁的目錄資訊，幫助管理和組織其他型別的頁。
• Page Cleaner 頁（Page Cleaner Pages）：用於執行後臺任務，例如在 InnoDB 儲存引擎中，Page Cleaner 負責回收已經使用過的資料頁，以減少閒置頁的數量。
• Free Space Info 頁（Free Space Info Pages）：用於跟蹤資料頁的空閒空間資訊，幫助最佳化資料頁的利用率。
• Change Buffer 頁（Change Buffer Pages）：用於延遲索引更新操作，在某些情況下透過 Change Buffer 快取索引更新操作，以提高效能。

delete是真的把資料從磁碟中移除了嗎？

並沒有從磁碟中移除，只是標記為刪除，更改了行中的後設資料部分有一個叫做delete_mark的刪除標記。
原因：
修改一個標誌位的開銷，比磁碟刪除一條記錄更快，當有大量資料需要刪除時，如果移除磁碟資料，可能會導致所在的頁為空頁，刪除大量的空頁，仍舊是一個消耗資源的過程。。
倒不如直接軟刪除，當需要插入新資料時，儲存引擎可以直接使用已經存在的空閒頁，而不需要為新資料重新分配磁碟空間。

注意，truncate，會釋放磁碟空間。

MySQL行格式有哪些？

• DEFAULT：這是 InnoDB 儲存引擎的預設行格式。在這種格式下，資料是以緊湊的格式儲存的，適合一般的 OLTP 應用。
• COMPRESSED：這是 InnoDB 儲存引擎特有的一種行格式，在 MySQL 5.7 版本後提供。使用壓縮的方式儲存資料，可以減少儲存空間的使用和提高效能。
  DYNAMIC：InnoDB 儲存引擎也支援這種行格式，適用於包含大量可變長度列的表。資料儲存比較靈活，既有利於節省空間，又能提高效能。
• COMPACT：適用於 MyISAM 儲存引擎的一種行格式，使用緊湊的格式儲存資料。
• FIXED：適用於 MyISAM 儲存引擎的另一種行格式，所有列都用固定長度儲存資料。
• REDUNDANT：適用於 MyISAM 儲存引擎的一種行格式，儲存冗餘資訊以加快查詢速度。

什麼是行溢位？

行資料量超出所能容納的最大值。
舉例說明兩種情況：
一個是設計表時：例如把varchar的長度設定為70000，則會報錯column length too big for column 's' (max = 16383); use Blob or TEXT instea.
一個是插入或更新資料時：資料內容超過表欄位約定的最大長度引發的報錯（嚴格模式）或完整截斷（非嚴格模式）情況。

為什麼varchar行溢位顯示的是max=16383，而不是65535？

因為預設的使用utf8mb4的編碼（最長佔4個位元組）），雖然utf8編碼的字元是變長，但是需要保證每個字元佔最大（4個位元組）位元組的情況下，能夠儲存進去。
16383*4 = 65532，其中用2個位元組用於儲存欄位長度(2個位元組佔16位，2¹⁶=65536)，剩餘2位元組無法被4整除，餘下的。

頁與緩衝池的關係？

真正訪問頁之前，需要把磁碟上的頁快取到記憶體中的buffer pool中，所有的變更，也是先更新緩衝池，此時並沒有持久化到磁碟，稱之為髒頁，然後髒頁透過checkpoint機制去刷盤。

為什麼不採用實時刷盤策略？

磁碟比記憶體慢，大規模的併發讀寫，實時刷盤，可能導致使用者改了1個位元組的資料，當前頁就要實時刷盤到磁碟中，極大的降低效率，如果一條SQL影響範圍很大，涉及多個頁，多個頁不連續，又會產生隨機io，所以不可實時刷盤。