MySQL InnoDB 源碼級剖析：Page 頁結構 (Header/Body/Trailer) 與記錄組織機制

MySQL InnoDB 源碼級剖析：Page 頁結構與記錄組織機制

基於 MySQL 3.23 源碼 (fil0fil.h, page0cur.c) 深度解析 InnoDB 最小物理存儲單元 — Page (預設 16KB)。

頁類型

• FIL_PAGE_INDEX：索引頁 (含 B+Tree 節點、Inode、XDES)。
• FIL_PAGE_UNDO_LOG：Undo 日誌頁。

通用三層結構

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| Page Header (38B)|
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| Page Body (變長) |
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| Page Trailer (8B)|
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1. Page Header (38 字節)

2. Page Trailer (8 字節)

• 低 4 字節：頁資料 Checksum (buf_calc_page_checksum 計算)。
• 高 4 字節：LSN 部分資訊。
• 寫入磁碟前更新、讀取時校驗，保證頁完整性。

3. Index Page Body (5 區域)

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| Page Header (38B)      |
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| Body Header (56B)      |  <- 管理堆、目錄、方向等元數據
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| User Records (單向鏈表) |  <- 含 Infimum/Supremum 虛擬記錄
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| Free Records List      |  <- 已刪除記錄回收鏈表
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| Free Heap (連續空間)    |  <- 新記錄優先從此分配
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| Page Directory (Slots) |  <- 逆序存儲，每槽 2B，指向記錄鏈表
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| Page Trailer (8B)      |
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Body Header 關鍵字段 (部分)

記錄組織：單向鏈表 + 目錄槽 (Page Directory)

• Infimum (最小) 與 Supremum (最大) 虛擬記錄固定在 Body Header 後，所有用戶記錄夾在中間。
• 目錄槽逆序存儲 (最後 2 字節屬 Infimum)，每槽管理 4~8 條記錄 (n_owned)，槽指向該組最後一條記錄。
• 查找：目錄槽二分查找 → 組內記錄二分查找 (利用 n_owned)。
• 分裂/合併：槽超限分裂、低於閾值合併，平衡空間與查找效率。

頁操作 (page0cur.c)

• 游標 page_cur_t 指向當前操作記錄 (僅內存有效)。
• 搜尋：page_cur_search_with_match 支援 GT/GE/LT/LE 四種模式。
• 插入：定位前驅 → 修改鏈表指針 → 更新槽 n_owned → 必要時分裂槽 → 記錄 MTR Redo Log。
• 刪除：修改鏈表 → 記錄 MTR Log → 加入 Free List → 更新 PAGE_GARBAGE → 必要時合併槽。

批量操作

提供 page_copy_rec_list、page_delete_rec_list 等批量拷貝/刪除介面，建立在單記錄操作之上。

理解 Page 結構是掌握 InnoDB 存儲引擎、索引組織、鎖機制、崩潰恢復的基石。