InnoDB所有數據文件（ibdata以及ibd）都由頁組成。頁在內核實現中稱為page或block，page偏向于指向物理頁面，block偏向于指向page被加載到內存后，用來管理page的內存結構。在未被壓縮情況下，一個頁的大小為UNIV_PAGE_SIZE（16384，16K）。不同用途的頁具有相同格式的文件頭和文件尾，其中記錄了頁面校驗值、頁面編號、表空間編號、LSN等通用信息。頁面的組織方式在《InnoDB物理文件結構》中已有介紹，本文將深入InnoDB頁面結構。

1 頁面類型

以MySQL-8.0.30為例，所有頁面類型如下：

2 通用頁面結構

任何頁面都有統一的文件頭和文件尾結構，用于記錄頁面的checksum校驗、頁面類型，用于維護邏輯頁面鏈表的前后邏輯頁面編號等。詳細結構如下：

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2.1 Fil Header

2.2 Fil Trailer

文件尾的作用是校驗文件是否損壞，在每個頁面的結尾的8個字節中，分別存儲了checksum和LSN的后四位，對應于Fil Header中FIL_PAGE_LSN的內容。

3 索引頁結構

InnoDB的用戶表數據存儲于FIL_PAGE_INDEX（通常稱為索引頁）類型的頁面中，是InnoDB最重要的頁面類型之一。下面介紹其頁面結構：

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3.1 Record

為了更好地理解Page Header和Page Directory。先介紹InnoDB索引頁中記錄的排列方式。記錄的格式可以按如下格式理解。

其中記錄頭信息中包含了next_record、heap_no、delete_flag、n_owned等重要信息。下面依次介紹：

• next_record：所有記錄在頁面中從前往后插入。假設id為primary key，id為1，3，2的三條記錄依次插入同一頁面，那么在頁面中三條記錄的排列順序也為1，3，2。三條記錄通過next_record屬性相連，即id為1的記錄的next_record指向id為2的記錄，id為2的記錄next_record指向id為3的記錄。
• heap_no：記錄在頁面中的物理編號，上述id為1，3，2的三條記錄的heap_no依次為N，N+1，N+2。
• delete_flag：記錄被刪除后并不是直接在頁面中抹去，而是標記上delete_flag。這樣做的目的是為了多版本并發控制服務（MVCC）。頁面中被delete mark的記錄也會通過next_record串聯成鏈表，記錄在Page Header中。當記錄不再被MVCC需要時，會由purge線程從頁面中徹底抹去。
• n_owned：本屬性與Page Directory相關，在Page Directory小節中介紹。

每個索引頁為了方便對頁內記錄的訪問，都添加了兩條系統記錄，它們沒有變長字段列表和NULL值列表，只包含記錄頭信息和真實數據：infimum和supremum，分別代表虛擬的最小記錄和虛擬最大記錄。這兩條記錄固定在Page Header之后，分別是heap_no為0和heap_no為1的記錄。從虛擬記錄infimum開始一直通過next_record指針訪問到虛擬記錄supremum，可以按邏輯大小遍歷頁內的所有記錄。

3.2 Page Directory

InnoDB B+樹記錄查詢只能查詢到數據頁級別。假設一條記錄的大小50字節，一個16384字節的頁面可以存儲300條記錄左右，如果頁內查詢如果都通過next_record從infimum遍歷到supremum，那么查詢將非常低效。

Page Directory如其名，作為數據目錄，是用來加速頁內記錄查找的。其由一個個slot組成，每個slot由兩個字節組成，每個Slot指向一條記錄，Slot的值是記錄在頁面內的偏移。每個Slot管理4～8條記錄。被指向的記錄作為組長記錄，管理位于其之前的4-8條記錄。組長記錄的n_owned為其管理的記錄數量。

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如圖所示，Rec5管理Rec1-Rec5，n_owned為5；Rec10管理Rec6-Rec10，n_owned為5；Rec11管理Rec11-Rec14，n_owned為4；Rec18管理Rec15-Rec18，n_owned為4。

一個page至少有兩個Slot，第一個slot指向infimum記錄，最后一個Slot指向supremum記錄。Slot分配是從頁面的最后倒數8個字節的Fil Trailer開始逆序分配的，所以嚴格意義上上圖的Slot1-Slot4應該逆序。

在查找時首先數據目錄上對Slot進行二分查找，定位到具體的slot后，然后在Slot內進行順序查找。

3.3 Free Space

這部分是介于用戶記錄和Page Directory之間的一塊連續的未被使用的內存。用戶記錄從前往后增長，Page Directory從后往前增長。在空間足夠時，會直接從這里分配內存，當空間不足時，會重新整理頁面內的記錄，將碎片空間進行合并，或者分裂頁面，具體行為取決于InnoDB各場景下的具體策略。在將空間分配給記錄后，會遞增PAGE_N_RECS和PAGE_N_HEAP的值。

3.4 Page Header

有了前三小節的介紹，下面對Page Header進行介紹。Page Header主要索引頁內的統計信息，包含14部分，如下所示：

4 總結

本文在《InnoDB物理文件結構》的基礎上進一步介紹了InnoDB的頁面結構。首先介紹了所有InnoDB的頁面類型，接著介紹了InnoDB頁面的通用頁面結構Fil Header和Fil Trailer，最后從Record、Page Directory、Free Space和Page Header四個方面介紹了InnoDB索引頁的結構。