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MySQL Innodb 存储结构 和 存储Null值 用法详解

2020年07月28日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

背景:

表空间:innodb 所有数据都存在表空间当中(共享表空间),要是开启innodb_file_per_table,则每张表的数据会存到单独的一个表空间内(独享表空间)。
独享表空间包括:数据,索引,插入缓存,数据字典。共享表空间包括:undo信息(不会回收<物理空间上>),双写缓存信息,事务信息等。
段(segment):组成表空间,有区组成。
区(extent):有64个连续的页组成。每个页16k,总共1m。对于大的数据段,每次最后可申请4个区。
页(page):是innodb 磁盘管理的单位,有行组成。
行(row):包括事务id,回滚指针,列信息等。

目的1:
了解表空间各个页的信息和溢出行数据存储的信息。通过该书作者蒋承尧编写的工具:
3个脚本:

py_innodb_page_info.py

view code 

#! /usr/bin/env python 
#encoding=utf-8
import mylib
from sys import argv
from mylib import myargv

if __name__ == '__main__':
 myargv = myargv(argv)
 if myargv.parse_cmdline() == 0:
  pass
 else:
  mylib.get_innodb_page_type(myargv)

mylib.py

view code 

encoding=utf-8
import os
import include
from include import *

tablespace_name='d:\\mysql_data\\test\\t.ibd'
variable_field_count = 1
null_field_count = 0

class myargv(object):
 def __init__(self, argv):
  self.argv = argv
  self.parms = {}
  self.tablespace = ''

 def parse_cmdline(self):
  argv = self.argv
  if len(argv) == 1:
   print 'usage: python py_innodb_page_info.py [options] tablespace_file'
   print 'for more options, use python py_innodb_page_info.py -h'
   return 0
  while argv:
   if argv[0][0] == '-':
    if argv[0][1] == 'h':
     self.parms[argv[0]] = ''
     argv = argv[1:]
     break
    if argv[0][1] == 'v':
     self.parms[argv[0]] = ''
     argv = argv[1:]
    else:
     self.parms[argv[0]] = argv[1]
     argv = argv[2:]
   else:
    self.tablespace = argv[0]
    argv = argv[1:]
  if self.parms.has_key('-h'):
   print 'get innodb page info'
   print 'usage: python py_innodb_page_info.py [options] tablespace_file\n'
   print 'the following options may be given as the first argument:'
   print '-h  help '
   print '-o output put the result to file'
   print '-t number thread to anayle the tablespace file'
   print '-v  verbose mode'
   return 0
  return 1

def mach_read_from_n(page,start_offset,length):
 ret = page[start_offset:start_offset+length]
 return ret.encode('hex')

def get_innodb_page_type(myargv):
 f=file(myargv.tablespace,'rb')
 fsize = os.path.getsize(f.name)/innodb_page_size
 ret = {}
 for i in range(fsize):
  page = f.read(innodb_page_size)
  page_offset = mach_read_from_n(page,fil_page_offset,4)
  page_type = mach_read_from_n(page,fil_page_type,2)
  if myargv.parms.has_key('-v'):
   if page_type == '45bf':
    page_level = mach_read_from_n(page,fil_page_data+page_level,2)
    print "page offset %s, page type <%s>, page level <%s>"%(page_offset,innodb_page_type[page_type],page_level)
   else:
    print "page offset %s, page type <%s>"%(page_offset,innodb_page_type[page_type])
  if not ret.has_key(page_type):
   ret[page_type] = 1
  else:
   ret[page_type] = ret[page_type] + 1
 print "total number of page: %d:"%fsize
 for type in ret:
  print "%s: %s"%(innodb_page_type[type],ret[type])

include.py

view code 

#encoding=utf-8
innodb_page_size = 16*1024*1024

# start of the data on the page
fil_page_data = 38


fil_page_offset = 4 # page offset inside space
fil_page_type = 24 # file page type

# types of an undo log segment */
trx_undo_insert = 1
trx_undo_update = 2

# on a page of any file segment, data may be put starting from this offset
fseg_page_data = fil_page_data

# the offset of the undo log page header on pages of the undo log
trx_undo_page_hdr = fseg_page_data

page_level = 26 #level of the node in an index tree; the leaf level is the level 0 */

innodb_page_type={
 '0000':u'freshly allocated page',
 '0002':u'undo log page',
 '0003':u'file segment inode',
 '0004':u'insert buffer free list',
 '0005':u'insert buffer bitmap',
 '0006':u'system page',
 '0007':u'transaction system page',
 '0008':u'file space header',
 '0009':u'扩展描述页',
 '000a':u'uncompressed blob page',
 '000b':u'1st compressed blob page',
 '000c':u'subsequent compressed blob page',
 '45bf':u'b-tree node'
 }

innodb_page_direction={
 '0000': 'unknown(0x0000)',
 '0001': 'page left',
 '0002': 'page right',
 '0003': 'page same rec',
 '0004': 'page same page',
 '0005': 'page no direction',
 'ffff': 'unkown2(0xffff)'
}


innodb_page_size=1024*16 # innodb page 16k

测试1:

root@localhost : test 02:26:13>create table tt(id int auto_increment,name varchar(10),age int,address varchar(20),primary key (id))engine=innodb;
query ok, 0 rows affected (0.17 sec)
root@zhoujy:/var/lib/mysql/test# ls -lh tt.ibd 
-rw-rw---- 1 mysql mysql 96k 2012-10-17 14:26 tt.ibd

查看ibd:

root@zhoujy:/home/zhoujy/jiaoben/read_ibd# python py_innodb_page_info.py /var/lib/mysql/test/tt.ibd -v
page offset 00000000, page type <file space header>
page offset 00000001, page type <insert buffer bitmap>
page offset 00000002, page type <file segment inode>
page offset 00000003, page type <b-tree node>, page level <0000> ---叶子节点
page offset 00000000, page type <freshly allocated page>
page offset 00000000, page type <freshly allocated page>
total number of page: 6: 
freshly allocated page: 2
insert buffer bitmap: 1
file space header: 1
b-tree node: 1
file segment inode: 1

解释:
total number of page: 总页数
freshly allocated page:可用页
insert buffer bitmap:插入缓存位图页
insert buffer free list:插入缓存空闲列表页
b-tree node:数据页
uncompressed blob page:二进制大对象页,存放溢出行的页,即溢出页
上面得到的信息是表初始化大小为96k,他是有 total number of page * 16 得来的。1个数据页,2个可用页面。

root@localhost : test 02:42:58>insert into tt values(name,age,address) values('aaa',23,'hzzz');

疑惑:为什么没有申请区?区是64个连续的页,大小1m。那么表大小也应该是至少1m。但是现在只有96k(默认)。原因是因为每个段开始的时候,先有32个页大小的碎片页存放数据,使用
完之后才是64页的连续申请,最多每次可以申请4个区,保证数据的顺序。这里看出表大小增加是按照至少64页的大小的空间来增加的,即1m增加。
验证:
填充数据,写满这32个碎片页,32*16 = 512k。看看是否能申请大于1m的空间。

view code 

root@zhoujy:/home/zhoujy/jiaoben/read_ibd# ls -lh /var/lib/mysql/test/tt.ibd 
-rw-rw---- 1 mysql mysql 576k 2012-10-17 15:30 /var/lib/mysql/test/tt.ibd
root@zhoujy:/home/zhoujy/jiaoben/read_ibd# python py_innodb_page_info.py /var/lib/mysql/test/tt.ibd -v
page offset 00000000, page type <file space header>
page offset 00000001, page type <insert buffer bitmap>
page offset 00000002, page type <file segment inode>
page offset 00000003, page type <b-tree node>, page level <0001>
page offset 00000004, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000005, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000006, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000007, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000008, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000009, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 0000000a, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 0000000b, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 0000000c, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 0000000d, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 0000000e, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 0000000f, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000010, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000011, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000012, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000013, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000014, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000015, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000016, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000017, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000018, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000019, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 0000001a, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 0000001b, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 0000001c, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 0000001d, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 0000001e, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 0000001f, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000020, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000021, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000022, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000023, page type <b-tree node>, page level <0000>
total number of page: 36:
insert buffer bitmap: 1
file space header: 1
b-tree node: 33
file segment inode: 1

"额外"页:4个
page offset 00000000, page type <file space header> :文件头空间页
page offset 00000001, page type <insert buffer bitmap>:插入缓存位图页
page offset 00000002, page type <file segment inode>:文件段节点
page offset 00000003, page type <b-tree node>, page level <0001>:根页
碎片页:32个
page type <b-tree node>, page level <0000>
总共36个页,ibd大小 576k的由来:32*16=512k(碎片页)+ 4*16=64(额外页),这里开始要是再插入的话,应该申请最少1m的页:

root@zhoujy:/home/zhoujy/jiaoben/read_ibd# ls -lh /var/lib/mysql/test/tt.ibd 
-rw-rw---- 1 mysql mysql 2.0m 2012-10-17 16:10 /var/lib/mysql/test/tt.ibd
root@zhoujy:/home/zhoujy/jiaoben/read_ibd# python py_innodb_page_info.py /var/lib/mysql/test/tt.ibd
total number of page: 128:
freshly allocated page: 91
insert buffer bitmap: 1
file space header: 1
b-tree node: 34
file segment inode: 1

页从36跳到了128,因为已经用完了32个碎片页,新的页会采用区的方式进行空间申请。信息中看到有很多可用页,正好说明这点。

▲溢出行数据存放:innodb存储引擎是索引组织的,即每页中至少有两行记录,因此如果页中只能存放一行记录,innodb会自动将行数据放到溢出页中。当发生溢出行的时候,实际数据保存在blob页中,数据页只保存数据的前768字节(老的文件格式),新的文件格式(barracuda)采用完全行溢出的方式,数据页只保存20个字节的指针,blob也保存所有数据。如何查看表中有溢出行数据呢?

root@localhost : test 04:52:34>create table t1 (id int,name varchar(10),memo varchar(8000))engine =innodb default charset utf8;
query ok, 0 rows affected (0.16 sec)

root@localhost : test 04:53:10>insert into t1 values(1,'zjy',repeat('我',8000));
query ok, 1 row affected (0.00 sec)

查看ibd:

root@zhoujy:/home/zhoujy/jiaoben/read_ibd# python py_innodb_page_info.py /var/lib/mysql/test/t1.ibd -v
page offset 00000000, page type <file space header>
page offset 00000001, page type <insert buffer bitmap>
page offset 00000002, page type <file segment inode>
page offset 00000003, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000004, page type <uncompressed blob page>
page offset 00000005, page type <uncompressed blob page>
total number of page: 6:
insert buffer bitmap: 1
uncompressed blob page: 2
file space header: 1
b-tree node: 1
file segment inode: 1

从信息中看到,刚才插入的一行记录,已经溢出了,保存到了2个blob页中(<uncompressed blob page>)。因为1页只有16k,又要存2行数据,所以每行记录最好小于8k,而上面的远远大于8k,所以被溢出了。当然这个也不是包括特大字段,要是一张表里面有5个字段都是varchar(512)【多个varchar的总和大于8k就可以】,也会溢出:

root@localhost : test 05:08:39>create table t2 (id int,name varchar(1000),address varchar(512),company varchar(200),xx varchar(512),memo varchar(512),dem varchar(1000))engine =innodb default charset utf8;
query ok, 0 rows affected (0.17 sec)
root@localhost : test 05:08:43>insert into t2 values(1,repeat('周',1000),repeat('我',500),repeat('丁',500),repeat('啊',500),repeat('噢',500),repeat('阿a',500));

1000+500+500+500+500+500=3500*3>8000字节;行会被溢出:

root@zhoujy:/home/zhoujy/jiaoben/read_ibd# python py_innodb_page_info.py /var/lib/mysql/test/t2.ibd -v
page offset 00000000, page type <file space header>
page offset 00000001, page type <insert buffer bitmap>
page offset 00000002, page type <file segment inode>
page offset 00000003, page type <b-tree node>, page level <0000>
page offset 00000004, page type <uncompressed blob page>
page offset 00000000, page type <freshly allocated page>
total number of page: 6:
insert buffer bitmap: 1
freshly allocated page: 1
file segment inode: 1
b-tree node: 1
file space header: 1
uncompressed blob page: 1

<uncompressed blob page> 页存放真正的数据,那数据页到底存放什么?用hexdump查看:

root@zhoujy:/home/zhoujy/jiaoben/read_ibd# hexdump -c -v /var/lib/mysql/test/t1.ibd > t1.txt

查看ibd:

view code 

3082 0000c090 00 32 01 10 80 00 00 01 7a 6a 79 e6 88 91 e6 88 |.2......zjy.....|
3083 0000c0a0 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3084 0000c0b0 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3085 0000c0c0 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 |................|
3086 0000c0d0 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3087 0000c0e0 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3088 0000c0f0 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 |................|
3089 0000c100 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3090 0000c110 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3091 0000c120 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 |................|
3092 0000c130 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3093 0000c140 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3094 0000c150 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 |................|
3095 0000c160 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3096 0000c170 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3097 0000c180 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 |................|
3098 0000c190 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3099 0000c1a0 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3100 0000c1b0 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 |................|
3101 0000c1c0 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3102 0000c1d0 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3103 0000c1e0 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 |................|
3104 0000c1f0 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3105 0000c200 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3106 0000c210 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 |................|
3107 0000c220 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3108 0000c230 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3109 0000c240 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 |................|
3110 0000c250 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3111 0000c260 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3112 0000c270 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 |................|
3113 0000c280 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3114 0000c290 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3115 0000c2a0 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 |................|
3116 0000c2b0 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3117 0000c2c0 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3118 0000c2d0 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 |................|
3119 0000c2e0 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3120 0000c2f0 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3121 0000c300 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 |................|
3122 0000c310 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3123 0000c320 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3124 0000c330 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 |................|
3125 0000c340 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3126 0000c350 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3127 0000c360 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 |................|
3128 0000c370 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 |................|
3129 0000c380 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 |................|
3130 0000c390 88 91 e6 88 91 e6 88 91 e6 88 91 00 00 02 1c 00 |................|

文本中刚好是48行,每行16字节。48*16=768字节,刚好验证了之前说的:数据页只保存数据的前768字节(老的文件格式)。

总结1:
通过上面的信息,可以能清楚的知道ibd表空间各个页的分布和利用信息以及表空间大小增加的步长;特别注意的是溢出行,一个页中至少包含2行数据,如果页中存放的行数越多,性能就越好。

************************************
************************************

目的2:
了解表空间如何存储数据,以及对null值的存储。

测试2:
在测试前先了解innodb的存储格式(row_format)。老格式(antelope):compact<默认>,redumdant;新格式(barracuda):compressed,dynamic。
这里测试指针对默认的存储格式。
compact行记录方式如下:

 |变长字段长度列表(1~2字节)|null标志位(1字节)|记录头信息(5字节)|rowid(6字节)|事务id(6字节)|回滚指针(7字节)|

上面信息除了 "null标志位"[表中所有字段都定义为not null],"rowid"[表中有主键] ,"变长字段长度列表" [没有变长字段] 可能不存在外,其他信息都会出现。所以一行数据除了列数据所占用的字段外,还需要额外18字节。

一:字段全null

mysql> create table mytest(t1 varchar(10),t2 varchar(10),t3 varchar(10) ,t4 varchar(10))engine=innodb charset = latin1 row_format=compact;
query ok, 0 rows affected (0.08 sec)

mysql> insert into mytest values('a','bb','bb','ccc');
query ok, 1 row affected (0.02 sec)

mysql> insert into mytest values('a','ee','ee','fff');
query ok, 1 row affected (0.01 sec)

mysql> insert into mytest values('a',null,null,'fff');
query ok, 1 row affected (0.00 sec)

测试数据准备完之后,执行shell命令:

root@zhoujy:/usr/local/mysql/test# hexdump -c -v mytest.ibd > /home/zhoujy/mytest.txt

打开mytest.txt文件找到supremum这一行:

0000c070 73 75 70 72 65 6d 75 6d 03 02 02 01 00 00 00 10 |supremum........| ----------->一行,16字节
0000c080 00 25 00 00 00 03 b9 00 00 00 00 02 49 01 82 00 |.%..........i...|
0000c090 00 01 4a 01 10 61 62 62 62 62 63 63 63 03 02 02 |..j..abbbbccc...|
0000c0a0 01 00 00 00 18 00 23 00 00 00 03 b9 01 00 00 00 |......#.........|
0000c0b0 02 49 02 83 00 00 01 4b 01 10 61 65 65 65 65 66 |.i.....k..aeeeef|
0000c0c0 66 66 03 01 06 00 00 20 ff a6 00 00 00 03 b9 02 |ff..... ........|
0000c0d0 00 00 00 02 49 03 84 00 00 01 4c 01 10 61 66 66 |....i.....l..aff|
0000c0e0 66 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |f...............|

解释:
第一行数据:
03 02 02 01/*变长字段*/ ---- 表中4个字段类型为varchar,并且没有null数据,而且每个字段君小于255。
00 /*null标志位,第一行没有null的数据*/
00 00 10 00 25 /*记录头信息,固定5个字节*/
00 00 00 03 b9 00/*rowid,固定6个字节,表没有主键*/
00 00 00 02 49 01 /*事务id,固定6个字节*/
82 00 00 01 4a 01 10 /*回滚指针,固定7个字节*/
61 62 62 62 62 63 63 63/*列的数据*/
第二行数据和第一行数据一样(颜色匹配)。
第三行数据(有null值)和第一行的解释的颜色对应起来比较差别:

03 02 02 01 vs 03 01 ----------当值为null时,变长字段列表不会占用存储空间。
61 62 62 62 62 63 63 63 vs 61 66 66 66 --------- null值没有存储,不占空间

结论:当值为null时,变长字段列表不会占用存储空间。null值没有存储,不占空间,但是需要一个标志位(一行一个)。

二:字段全not null

mysql> create table mytest(t1 varchar(10) not null,t2 varchar(10) not null,t3 varchar(10) not null,t4 varchar(10) not null)engine=innodb charset = latin1 row_format=compact;
query ok, 0 rows affected (0.03 sec)

mysql> insert into mytest values('a','bb','bb','ccc');
query ok, 1 row affected (0.01 sec)

mysql> insert into mytest values('a','ee','ee','fff');
query ok, 1 row affected (0.01 sec)

mysql> insert into mytest values('a',null,null,'fff');
error 1048 (23000): column 't2' cannot be null

步骤和上面一样,得到的ibd的结果是:

0000c070 73 75 70 72 65 6d 75 6d 03 02 02 01 00 00 10 00 |supremum........|
0000c080 24 00 00 00 03 b9 03 00 00 00 02 49 07 87 00 00 |$..........i....|
0000c090 01 4f 01 10 61 62 62 62 62 63 63 63 03 02 02 01 |.o..abbbbccc....|
0000c0a0 00 00 18 ff cb 00 00 00 03 b9 04 00 00 00 02 49 |...............i|
0000c0b0 08 88 00 00 01 50 01 10 61 65 65 65 65 66 66 66 |.....p..aeeeefff|

和上面比较,发现少了null的标志位信息。
结论: null值会有额外的空间来存储,即每行1字节的大小。对于相同数据的表,字段中有null值的表比not null的大。

三:1个null,和1个''的数据:

mysql> create table mytest(t1 varchar(10) not null,t2 varchar(10) not null default '',t3 varchar(10) not null ,t4 varchar(10))engine=innodb charset = latin1 row_format=compact;
query ok, 0 rows affected (0.02 sec)
mysql> insert into mytest(t1,t2) values('a','bb');
query ok, 1 row affected, 1 warning (0.01 sec)

步骤和上面一样,得到的ibd的结果是:

0000c070 73 75 70 72 65 6d 75 6d 00 02 01 01 00 00 10 ff |supremum........|
0000c080 ef 00 00 00 43 b9 03 00 00 00 02 4a 15 90 00 00 |....c......j....|
0000c090 01 c2 01 10 41 42 42 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |....abb.........|

和上面2个区别主要在于变长列表和列数据这里。

结论:列数据信息里表明了 null数据和''数据都不占用任何空间,对于变长字段列表的信息,和一对比得出:‘'数据虽然不需要占用任何存储空间,但是在变长字段列表里面还是需要占用一个字节<毕竟还是一个‘'值>,null值不需要占用”,只是null会有额外的一个标志位,所以能有个优化的说法:“数据库表中能设置not null的就尽量设置为not null,除非确实需要null值得。” 在此得到了证明。

上面的测试都是针对varchar的变长类型,那对于char呢?

char 测试:

root@localhost : test 10:33:35>create table mytest(t1 char(10),t2 char(10),t3 char(10) ,t4 char(10))engine=innodb charset = latin1 row_format=compact;query ok, 0 rows affected (0.16 sec)

root@localhost : test 10:33:59>insert into mytest values('a','bb','bb','ccc');
query ok, 1 row affected (0.00 sec)

root@localhost : test 10:34:09>insert into mytest values('a','ee','ee','fff');
query ok, 1 row affected (0.00 sec)

root@localhost : test 10:34:19>insert into mytest values('a',null,null,'fff');
query ok, 1 row affected (0.00 sec)

打开ibd生成的文件:

0000c060 02 00 1b 69 6e 66 69 6d 75 6d 00 04 00 0b 00 00 |...infimum......|
0000c070 73 75 70 72 65 6d 75 6d 00 00 00 10 00 41 00 00 |supremum.....a..|
0000c080 00 0a f5 00 00 00 00 81 2d 07 80 00 00 00 32 01 |........-.....2.|
0000c090 10 61 20 20 20 20 20 20 20 20 20 62 62 20 20 20 |.a   bb |
0000c0a0 20 20 20 20 20 62 62 20 20 20 20 20 20 20 20 63 |  bb  c|
0000c0b0 63 63 20 20 20 20 20 20 20 00 00 00 18 00 41 00 |cc  .....a.|
0000c0c0 00 00 0a f5 01 00 00 00 81 2d 08 80 00 00 00 32 |.........-.....2|
0000c0d0 01 10 61 20 20 20 20 20 20 20 20 20 65 65 20 20 |..a   ee |
0000c0e0 20 20 20 20 20 20 65 65 20 20 20 20 20 20 20 20 |  ee  |
0000c0f0 66 66 66 20 20 20 20 20 20 20 06 00 00 20 ff 70 |fff  ... .p|
0000c100 00 00 00 0a f5 02 00 00 00 81 2d 09 80 00 00 00 |..........-.....|
0000c110 32 01 10 61 20 20 20 20 20 20 20 20 20 66 66 66 |2..a   fff|
0000c120 20 20 20 20 20 20 20 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |  .........|

和一的varchar比较发现:少了变长字段列表,但是对于char来讲,需要固定长度来存储的,存不到固定长度,也会被填充满。如:20;并且null值也不需要占用存储空间。

混合(varchar,char):

root@localhost : test 11:21:48>create table mytest(t1 int,t2 char(10),t3 varchar(10) ,t4 char(10))engine=innodb charset = latin1 row_format=compact;
query ok, 0 rows affected (0.17 sec)

root@localhost : test 11:21:50>insert into mytest values(1,'a','b','c');
query ok, 1 row affected (0.00 sec)

root@localhost : test 11:22:06>insert into mytest values(11,'aa','bb','cc');
query ok, 1 row affected (0.00 sec)

从上面的表结构中看出:
1,变长字段列表长度:1
2,null标志位:1
3,记录头信息:5
4,rowid:6
5,事务id:6
6,回滚指针:7

idb的信息:

0000c070 73 75 70 72 65 6d 75 6d 01 00 00 00 10 00 33 00 |supremum......3.| 
0000c080 00 00 0a f5 07 00 00 00 81 2d 1a 80 00 00 00 32 |.........-.....2|
0000c090 01 10 80 00 00 01 61 20 20 20 20 20 20 20 20 20 |......a   |
0000c0a0 62 63 20 20 20 20 20 20 20 20 20 02 00 00 00 18 |bc   .....|
0000c0b0 ff be 00 00 00 0a f5 08 00 00 00 81 2d 1b 80 00 |............-...|
0000c0c0 00 00 32 01 10 80 00 00 0b 61 61 20 20 20 20 20 |..2......aa  |
0000c0d0 20 20 20 62 62 63 63 20 20 20 20 20 20 20 20 00 | bbcc  .|

从上信息得出和之前预料的一样:因为表中只有一个varchar字段,所以,变长列表长度就只有:01
特别注意的是:各个列数据存储的信息:t1字段为int 类型,占用4个字节的大小。第一行:80 00 00 01 就是表示 1 数字;第二行:80 00 00 0b 表示了11的数字。[select hex(11) == b ],其他的和上面的例子一样。

上面都是latin1单字节字符集的说明,那对于多字节字符集的情况怎么样?

root@localhost : test 11:52:10>create table mytest(id int auto_increment,t2 varchar(10),t3 varchar(10) ,t4 char(10),primary key(id))engine=innodb charset = utf8 row_format=compact;
query ok, 0 rows affected (0.17 sec)

root@localhost : test 11:52:11>insert into mytest(t2,t3,t4) values('bb','bb','ccc');
query ok, 1 row affected (0.00 sec)

root@localhost : test 11:55:34>insert into mytest(t2,t3,t4) values('我们','他们','我们的');
query ok, 1 row affected (0.00 sec)

ibd信息如下:

0000c070 73 75 70 72 65 6d 75 6d 0a 02 02 00 00 00 10 00 |supremum........|
0000c080 28 80 00 00 01 00 00 00 81 2d 27 80 00 00 00 32 |(........-'....2|
0000c090 01 10 62 62 62 62 63 63 63 20 20 20 20 20 20 20 |..bbbbccc  |
0000c0a0 0a 06 06 00 00 00 18 ff c7 80 00 00 02 00 00 00 |................|
0000c0b0 81 2d 28 80 00 00 00 32 01 10 e6 88 91 e4 bb ac |.-(....2........|
0000c0c0 e4 bb 96 e4 bb ac e6 88 91 e4 bb ac e7 9a 84 20 |............... |

因为表有了主键,所以rowid(6字节)不见了。
特别注意的是:变长字段列表是3?表里面的varchar类型的列只有2个啊。经测试得出:在多字节字符集的条件下,char类型被当成可变长度的类型来处理,他们的行存储基本没有区别,所以这个就出现变长列表是3了,因为是utf8字符集,占用三个字节。所以一个汉字均占用了一个页中3个字节的空间(”我们“ :e6 88 91 e4 bb ac)。
数据列的信息:
id列的1值,应该是 80 00 00 01,为什么这个显示00 32 01 10,而且所有的id都是00 32 01 10。测试发现,id为自增主键的时候,id的4个字节长度都是以00 32 01 10 表示。否则和前面一个例子里说的,用select hex(x) 表示。

总结2:
上面的测试都是基于compact存储格式的,不管是varchar还是char,null值是不需要占用存储空间的;特别需要注意的是redumdant的记录头信息需要6个固定字节;在多字节字符集的条件下,char和varchar的行存储基本是没有区别的。

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