MySQL 页类型详解

MySQL 页的概念

在 InnoDB 存储引擎中，页(Page)是数据存储的基本单位，默认大小为 16KB。MySQL 以页为单位进行磁盘与内存之间的数据交换，这种设计可以显著减少 I/O 操作次数，提高数据库性能。

InnoDB 页的通用结构

每个 InnoDB 页都包含以下几个部分：

文件头(File Header): 记录页的控制信息，占 38 字节
页头(Page Header): 记录页的状态信息，占 56 字节
主体数据区(Body): 存储实际数据
文件尾(File Trailer): 用于页面完整性检查，占 8 字节

MySQL 中的主要页类型

1. 数据页(B-tree Node)

数据页是最常见的页类型，用于存储表中的实际数据记录。

特点：

使用 B+树结构组织
包含多条记录
记录按主键顺序排列
叶子节点包含完整的用户数据
非叶子节点只包含索引键值和指向子页的指针

数据页结构：

+------------------+
| File Header      |
+------------------+
| Page Header      |
+------------------+
| Infimum Record   |
+------------------+
| User Records     |
+------------------+
| Free Space       |
+------------------+
| Supremum Record  |
+------------------+
| Page Directory   |
+------------------+
| File Trailer     |
+------------------+

2. 索引页(Index Page)

索引页专门用于存储索引信息，加速数据检索。

特点：

也使用 B+树结构
非聚集索引的叶子节点存储主键值
非叶子节点存储索引键值和指向子页的指针

3. 撤销页(Undo Log Page)

撤销页用于存储撤销日志记录，支持事务回滚和 MVCC(多版本并发控制)。

特点：

记录数据修改前的状态
按事务分组组织
支持事务的原子性和隔离性

4. 系统页(System Page)

系统页用于存储 InnoDB 内部系统信息。

主要系统页：

数据字典页: 存储表定义等元数据
双写缓冲页: 用于防止部分写失效
插入缓冲位图页: 记录哪些索引页包含插入缓冲记录
事务系统页: 存储活跃事务信息

5. 溢出页(Overflow Page)

当记录太长无法完全存储在数据页中时，使用溢出页存储额外数据。

特点：

用于存储大字段(如 TEXT, BLOB)
通过指针从主数据页链接
可能有多个连续的溢出页形成链表

6. 压缩页(Compressed Page)

针对表启用压缩特性时使用的特殊页格式。

特点：

节省磁盘空间
支持 1KB, 2KB, 4KB, 8KB 等多种压缩页大小
包含额外的解压缩信息

7. 临时页(Temporary Page)

用于临时表或排序等操作的页。

特点：

存储在临时表空间
仅在会话期间有效
不写入 redo 日志

8. 碎片页(Fragment Page)

用于管理表空间中空闲空间的页。

特点：

记录可用于分配的空闲空间
避免产生碎片
提高空间利用率

页类型对性能的影响

不同类型的页在 MySQL 性能中扮演着重要角色：

数据页和索引页: 直接影响查询性能，缓冲池中的这些页越多，命中率越高，性能越好
撤销页: 过多的撤销页可能表明有长时间运行的事务，可能影响并发性能
压缩页: 减少 I/O 但增加 CPU 开销，需权衡
溢出页: 访问大字段时可能导致额外 I/O，影响性能

如何查看页信息

可以使用 InnoDB 监控工具和性能模式查看页的使用情况：

-- 查看InnoDB buffer pool中的页统计信息
SHOW ENGINE INNODB STATUS;

-- 查看表的页信息(MySQL 8.0+)
SELECT * FROM information_schema.INNODB_TABLES
WHERE NAME = 'database_name/table_name';

-- 查看索引的页信息
SELECT * FROM information_schema.INNODB_INDEXES
WHERE TABLE_ID = xxx;

总结

MySQL 的页是其存储系统的核心组件，不同类型的页协同工作，确保数据的完整性、一致性和高效访问。理解这些页类型有助于优化数据库设计和性能调优。对于大型数据库系统，优化页的使用和配置(如缓冲池大小、页压缩等)可以显著提高性能。