Mysql InnoDB引擎中页目录和槽的查找过程

Mysql InnoDB引擎页目录

一、页目录和槽

接上一篇，现在知道记录在页中按照主键大小顺序串成了单链表。

那么我使用主键查询的时候，最顺其自然的办法肯定是从第一条记录，也就是 Infrimum 记录开始，一直向后找，只要存在总会找到。这种在数据量少的时候还好说，一旦数据多了，遍历耗时一定非常长。

于是，作者又想到了一个好办法，灵感来自于书本中的目录。我们翻书的时候想查找一些内容，就会去查看目录，然后直接确定好内容所在的页码。

那么对于 InnoDB 来说，过程如下：

• 将所有正常的记录划分为几个组，这里包括那 2 条虚拟记录，但是不包含已经被移除到垃圾链表的记录。
• 每个组内最后一条记录(也就是最大的那条)就是“大哥”，其他记录都是“小弟”，而“大哥”记录的头信息中的 n_owned 属性表示该组内共有几条记录。
• 将每个组中最后一条记录在页面中的地址偏移量单独提取出来，按顺序存储到靠近页尾部的地方。

这个地方就是页目录 Page Directory。而上述的地址偏移量就是该记录的真实数据与页面中第 0 个字节之间的距离，这些地址偏移量被称为槽。

每个槽占用 2 字节，页目录就是由多个槽组成。

二、页目录的规定

在上一篇中，创建的表里存在 4 条数据，那么在页中还要算上 Infimum 和 Supremum，共 6 条记录。

这时候 InnoDB 会把它们分出 2 个组：

• 第一组：只有一个 Infimum 记录
• 第二组：剩下的 5 条记录

每个槽中，存放着每个组里最大的那条记录所在页面中的地址偏移量。

从图中，需要关注页目录的一些点：

• 页目录有 2 个槽，说明记录被分为 2 个组。
• Infimum 记录的 n_owned 属性值为 1，而 Supremum 的为 5。

为什么这 6 条记录要这样分？因为作者对于每组中的记录数量有规定：

• 对于 Infimum 所在的分组只能有 1 条记录。
• Supremum 所在的分组只能在 1~8 条之间。
• 剩下的分组，记录条数范围只能是 4~8 之间。

三、页目录查找记录的过程

现在继续向测试表里插入 12 条数据，也就是说在页中共有 18 条记录。

然后这些记录就被分成了 5 个组，这里参考书籍上的示意图(只保留一些关键属性)：

现在，要查找主键是 6 的记录，要如何进行？

因为 5 个槽的编号分别为 0、1、2、3、4 挨着的，并且里面的主键值也都是从小到大进行排序的，可以使用二分法(不清楚的可以百度)，那么初始情况下 low=0，high=4：

• 计算中间槽的位置，(0+4)/ 2=2，于是查看槽 2 对应记录的主键值为 8，因为 8 > 6，所以 high = 2，low 不变。
• 重新计算中间槽位置，(0+2)/ 2=1，于是查看槽 1 对应记录的主键为4，因为 4 < 6，所以 high 不变，low = 1。
• 因为 high - low = 1，所以确定主键值为6 的记录就在槽 2 对应的组中。接着找到该组中主键最小的记录，沿着单链表向后遍历，最终找到主键 6 的记录。

这里有个问题，槽对应的值都是这个组的主键最大的记录，如何找到组里最小的记录？比如槽 2 对应最大主键是 8 的记录，那如何找到最小记录。

解决办法是：

• 通过槽 2 找到 槽 1 对应的记录，也就是主键为 4 的记录。
• 主键为 4 的记录的下一条记录就是槽 2 当中主键最小的记录，可以找到主键 5。

总结

在一个数据页中查找指定主键值的记录，过程分为 2 步：

通过二分法确定该记录所在分组对应的槽，然后找到该槽所在分组中主键值最小的记录。

通过记录的 next_record 属性比那里该槽所在组的各个记录，最终找到目标记录。

本文参考书籍： 《mysql是怎样运行的》

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