第 13 章：表空间与页面

这是《MySQL 8.0 源码与内核实战》的独立章节版。本章从概念、实操和生产排查三个视角展开，代码块保留了原书可直接运行的版本。 InnoDB 以表空间管理文件，以页为基本 IO 单位。理解页面布局是理解 B+Tree、Buffer Pool、redo 和恢复的基础。

13.1 文件类型

SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_file_per_table';
SELECT SPACE, NAME FROM information_schema.innodb_sys_tablespaces LIMIT 10;

13.2 空间组织

tablespace
  -> segment
     -> extent = 1MB
        -> page = 16KB

默认：

页号是表空间内定位页的基本编号。

13.3 页类型

文件头包含页号、表空间 ID、校验和、LSN 等信息。

13.4 INDEX 页布局

fil header
  page header
    infimum + supremum
      user records
        free space
          page directory
            fil trailer

关键区域：

1. infimum：最小虚拟记录；
2. supremum：最大虚拟记录；
3. user records：按主键顺序组织的记录；
4. page directory：槽，支持二分定位；
5. trailer：校验和与 LSN。

13.5 行溢出

InnoDB 尽量将行放在 B+Tree 页内。长 VARCHAR、TEXT、BLOB 可能溢出到 BLOB 页。

CREATE TABLE t(
  id BIGINT PRIMARY KEY,
  body TEXT
) ENGINE=InnoDB;

影响：

1. 聚簇索引页存放前缀；
2. 剩余数据放溢出页；
3. 读取大字段增加 IO；
4. 行格式影响前缀长度；
5. 大字段会降低缓冲命中率。

查看行格式：

SELECT NAME, ROW_FORMAT
FROM information_schema.innodb_tables
WHERE NAME LIKE 'db/t';

13.6 Doublewrite

脏页
  -> doublewrite file
     -> 数据文件

作用：防止部分页写坏。若数据文件写入中断，可先从 doublewrite 恢复完整页，再应用 redo。

SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_doublewrite';

13.7 表空间监控

SELECT file_name, tablespace_name, total_extents, free_extents
FROM information_schema.files;

SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Innodb_data%';

关注：

1. .ibd 增长；
2. 碎片；
3. 临时表空间膨胀；
4. undo 表空间；
5. redo 容量；
6. 可用磁盘水位。

13.8 源码入口

调试：

b fil_space_t::io
b buf_page_get_gen

本章小结

表空间由段、区和页组成，INDEX 页是 B+Tree 的物理载体。页头、页目录、记录区和校验信息共同支撑定位与恢复；行溢出和 doublewrite 会直接影响 IO 与可靠性。

思考题

1. extent 和 page 的关系是什么？
2. page directory 有什么作用？
3. 为什么需要 doublewrite？
4. 长字段为什么会降低缓存效率？
5. 如何查看表空间和页面相关状态？