InnoDB 作为 MySQL 数据库中最常用的存储引擎之一，其高效的数据处理与存储服务依赖于其独特的存储结构设计。核心存储单元包括页（Page）和行（Row），它们共同构成了数据组织的基础。以下将详细介绍 InnoDB 中页与行数据的存储格式。
一、页（Page）的存储格式
在 InnoDB 中，页是磁盘与内存之间数据交换的基本单位，通常大小为 16KB。每个页包含多个部分，用于存储不同类型的元数据和数据。页的结构主要包括：
- 页头（Page Header）：存储页的元信息，如页类型（例如索引页、数据页）、上一页和下一页的指针（用于构建双向链表）、页中记录的数量等。页头通常占用固定的字节数，确保高效访问。
- 行记录（Row Records）：存储实际的行数据，以紧凑的格式排列。行记录通常从页的末尾开始存储，通过偏移量指针进行管理，以实现快速插入和删除。
- 空闲空间（Free Space）：页中未使用的部分，用于容纳新插入的行或更新的数据。当行被删除时，其空间会被回收并标记为空闲。
- 页尾（Page Trailer）：包含校验和信息，用于检测页在磁盘或内存中的损坏，确保数据完整性。
页的类型多样，包括数据页（存储表数据）、索引页（存储 B+ 树索引）、undo 页（用于事务回滚）等。所有页通过文件段（Segment）组织，并通过 B+ 树结构进行索引，以支持高效的随机和顺序访问。
二、行（Row）的存储格式
行是 InnoDB 中存储实际数据的最小逻辑单元。每行数据以特定的格式存储在页中，主要分为两种类型：COMPACT 和 REDUNDANT 格式（InnoDB 默认使用 COMPACT 格式）。行格式的设计旨在优化存储空间和访问性能。
- COMPACT 行格式：
- 行头（Row Header）：包含元数据，如事务 ID、回滚指针、行类型标志等。行头通常占用 5 到 6 字节，用于支持事务和 MVCC（多版本并发控制）。
- 列数据（Column Data）：存储实际的数据值。列按定义顺序排列，对于可变长度列（如 VARCHAR），会先存储长度信息，再存储数据。NULL 值通过位图（NULL bitmap）标记，以节省空间。
- 额外指针：对于有外键或索引的列，可能包含指向其他行的指针，但 InnoDB 主要通过 B+ 树索引管理关系。
- REDUNDANT 行格式：
- 这是较旧的格式，与 COMPACT 类似，但行头信息更详细，占用更多空间。它提供向后兼容性，但现代应用推荐使用 COMPACT 或更新的 DYNAMIC 格式。
InnoDB 还支持 DYNAMIC 和 COMPRESSED 行格式，这些格式针对大对象（如 BLOB 和 TEXT）进行了优化，通过溢出页（overflow pages）处理超长数据，避免页分裂导致的性能问题。
三、数据处理与存储服务
InnoDB 的页与行存储格式为其数据处理和存储服务提供了基础。通过页的 B+ 树索引结构，InnoDB 支持快速的数据检索、插入和删除操作。行格式的优化减少了 I/O 开销，并提高了缓冲池（Buffer Pool）的利用率。同时，事务支持（如 ACID 属性）依赖于行格式中的事务 ID 和回滚指针，确保数据一致性和恢复能力。
理解 InnoDB 的页与行存储格式对于数据库设计、性能调优和故障处理至关重要。通过合理配置行格式和页大小，用户可以显著提升数据库的效率和可靠性。
