InnoDB所有数据文件（ibdata以及ibd）都由页组成。页在内核实现中称为page或block，page偏向于指向物理页面，block偏向于指向page被加载到内存后，用来管理page的内存结构。在未被压缩情况下，一个页的大小为UNIV_PAGE_SIZE（16384，16K）。不同用途的页具有相同格式的文件头和文件尾，其中记录了页面校验值、页面编号、表空间编号、LSN等通用信息。页面的组织方式在《InnoDB物理文件结构》中已有介绍，本文将深入InnoDB页面结构。

1 页面类型

以MySQL-8.0.30为例，所有页面类型如下：

2 通用页面结构

任何页面都有统一的文件头和文件尾结构，用于记录页面的checksum校验、页面类型，用于维护逻辑页面链表的前后逻辑页面编号等。详细结构如下：

image.png

2.1 Fil Header

2.2 Fil Trailer

文件尾的作用是校验文件是否损坏，在每个页面的结尾的8个字节中，分别存储了checksum和LSN的后四位，对应于Fil Header中FIL_PAGE_LSN的内容。

3 索引页结构

InnoDB的用户表数据存储于FIL_PAGE_INDEX（通常称为索引页）类型的页面中，是InnoDB最重要的页面类型之一。下面介绍其页面结构：

image.png

3.1 Record

为了更好地理解Page Header和Page Directory。先介绍InnoDB索引页中记录的排列方式。记录的格式可以按如下格式理解。

其中记录头信息中包含了next_record、heap_no、delete_flag、n_owned等重要信息。下面依次介绍：

• next_record：所有记录在页面中从前往后插入。假设id为primary key，id为1，3，2的三条记录依次插入同一页面，那么在页面中三条记录的排列顺序也为1，3，2。三条记录通过next_record属性相连，即id为1的记录的next_record指向id为2的记录，id为2的记录next_record指向id为3的记录。
• heap_no：记录在页面中的物理编号，上述id为1，3，2的三条记录的heap_no依次为N，N+1，N+2。
• delete_flag：记录被删除后并不是直接在页面中抹去，而是标记上delete_flag。这样做的目的是为了多版本并发控制服务（MVCC）。页面中被delete mark的记录也会通过next_record串联成链表，记录在Page Header中。当记录不再被MVCC需要时，会由purge线程从页面中彻底抹去。
• n_owned：本属性与Page Directory相关，在Page Directory小节中介绍。

每个索引页为了方便对页内记录的访问，都添加了两条系统记录，它们没有变长字段列表和NULL值列表，只包含记录头信息和真实数据：infimum和supremum，分别代表虚拟的最小记录和虚拟最大记录。这两条记录固定在Page Header之后，分别是heap_no为0和heap_no为1的记录。从虚拟记录infimum开始一直通过next_record指针访问到虚拟记录supremum，可以按逻辑大小遍历页内的所有记录。

3.2 Page Directory

InnoDB B+树记录查询只能查询到数据页级别。假设一条记录的大小50字节，一个16384字节的页面可以存储300条记录左右，如果页内查询如果都通过next_record从infimum遍历到supremum，那么查询将非常低效。

Page Directory如其名，作为数据目录，是用来加速页内记录查找的。其由一个个slot组成，每个slot由两个字节组成，每个Slot指向一条记录，Slot的值是记录在页面内的偏移。每个Slot管理4～8条记录。被指向的记录作为组长记录，管理位于其之前的4-8条记录。组长记录的n_owned为其管理的记录数量。

image.png

如图所示，Rec5管理Rec1-Rec5，n_owned为5；Rec10管理Rec6-Rec10，n_owned为5；Rec11管理Rec11-Rec14，n_owned为4；Rec18管理Rec15-Rec18，n_owned为4。

一个page至少有两个Slot，第一个slot指向infimum记录，最后一个Slot指向supremum记录。Slot分配是从页面的最后倒数8个字节的Fil Trailer开始逆序分配的，所以严格意义上上图的Slot1-Slot4应该逆序。

在查找时首先数据目录上对Slot进行二分查找，定位到具体的slot后，然后在Slot内进行顺序查找。

3.3 Free Space

这部分是介于用户记录和Page Directory之间的一块连续的未被使用的内存。用户记录从前往后增长，Page Directory从后往前增长。在空间足够时，会直接从这里分配内存，当空间不足时，会重新整理页面内的记录，将碎片空间进行合并，或者分裂页面，具体行为取决于InnoDB各场景下的具体策略。在将空间分配给记录后，会递增PAGE_N_RECS和PAGE_N_HEAP的值。

3.4 Page Header

有了前三小节的介绍，下面对Page Header进行介绍。Page Header主要索引页内的统计信息，包含14部分，如下所示：

4 总结

本文在《InnoDB物理文件结构》的基础上进一步介绍了InnoDB的页面结构。首先介绍了所有InnoDB的页面类型，接着介绍了InnoDB页面的通用页面结构Fil Header和Fil Trailer，最后从Record、Page Directory、Free Space和Page Header四个方面介绍了InnoDB索引页的结构。