本文介紹innodb的索引資料頁面儲存結構，主要介紹資料頁面的整體結構，而頁面的詳細結構將會在另一篇中介紹。
1. b+樹
閱讀本文前，首先要知道一些關於b樹的基礎知識。innodb的乙個表可能包含多個索引，每個索引都使用b+樹來儲存。而索引包括聚集索引和二級索引，聚集索引使用表的主鍵作為索引鍵，包含表的所有字段。二級索引只包含索引鍵和聚集索引鍵（主鍵）的內容，不包括其他字段。每乙個索引都是一棵b+樹，每棵b+樹由很多頁面組成，而每個頁面大小一般為16k。從b+樹的組織結構來看，b樹的頁面可分為：
乙個b+樹的結構大概為
圖1 b+樹的總體結構
從上圖可知，相同層次的頁面是用乙個雙向鍊錶連線起來的。一般情況下，從b+樹的最左邊葉子節點開始，一直向右掃瞄，就可以得到b+樹的從小到大的所有資料。因此，對於葉子節點，有如下特徵：
那麼，下文主要介紹兩方面內容：
2. 頁面儲存格式
乙個頁面的儲存格式如下圖顯示：
圖2 innodb頁面儲存格式
從上圖得，乙個頁面的儲存由以下幾部分組成：
1.頁頭（page header
2.最小虛記錄、最大虛記錄：兩個固定位置儲存的虛記錄，本身並不儲存資料。最小虛記錄比任何記錄都小，而最大虛記錄比任何記錄都大。
3.記錄堆（record heap）：指上圖的橙黃色部分。表示頁面已分配的記錄空間，也是索引資料的真正儲存區域。記錄堆分為兩種，即有效記錄和已刪除記錄。有效記錄就是索引正常使用的記錄，而已刪除記錄表示索引已經刪除，不在使用的記錄，如上圖的深藍色部分。隨著記錄的更新和刪除越來越頻繁，記錄堆中已刪除記錄將會越多，即會出現越來越多的空洞（碎片）。這些已刪除記錄連線起來，就會成為頁面的自由空間鍊錶。
4.未分配空間：指頁面未使用的儲存空間，隨著頁面不斷使用，未分配空間將會越來越小。當新插入一條記錄時，首先嘗試從自由空間鍊錶中獲得合適的儲存位置（空間足夠），如果沒有滿足的，就會在未分配空間中申請。
5.slot區：slot是一些頁面有效記錄的指標，每個slot佔兩個位元組，儲存了記錄相對頁面首位址的偏移。如果頁面有n條有效記錄，那麼slot的數量就在n/8+2~n/4+2之間。下一節詳細介紹slot區，它是記錄頁面有序和二分查詢的關鍵。
6.頁尾（page tailer）：頁面最後部分，佔8個位元組，主要儲存頁面的校驗資訊。
頁面中的頁頭，最大/最小虛記錄以及頁尾都是頁面中有固定的儲存位置。而我們最關心的頁面結構可能是記錄堆以及slot區。那麼，頁面記錄如何保證有序的呢？看下節的介紹。
3. 如何保證有序
上文說到，資料頁內的資料是按索引鍵有序的。那麼怎麼保證這種有序性呢？我們先分析一些可能做法。
普通做法1：
在記錄堆中，記錄是按儲存順序排序的，即rec1
普通做法2：
換一種做法，如果頁面記錄不是按儲存空間有序，而是使用乙個鍊錶連線起來，從鏈頭到鏈尾依次有序。那麼插入一條記錄，只要修改前後兩記錄的指標就行，這樣就可以避免記錄的移動同時保證了有序性。但是，帶來的問題是，鍊錶是無法使用二分查詢的，這樣的設計會導致查詢效率低下。
文藝做法：
為了減少頁面記錄的移動，保證頁面資料的有序性，同時滿足二分查詢的要求，可以在頁面的尾部空間中分配了slot區。每乙個slot佔兩個位元組，儲存記錄相對頁面的偏移。並且slot對應的記錄是從右往左（從高位址到低位址）依次有序的，例如圖2中s2對應的記錄必定大於s1指向的記錄。
現假設乙個slot對應一條記錄，如slot1對應rec_a，slot2對應rec_b，slot3對應rec_c，以此類推，並且rec_a
如果查詢記錄，由於每乙個slot的大小固定並且空間是連續的，就可以通過二分查詢來定位記錄。
個人認為這是比較文藝的做法，但我們看看innodb比較2b的真正做法。
innodb真正的2b做法：
圖3 頁面記錄邏輯組織結構
事實上，innodb頁面記錄都已經通過乙個鍊錶維護起來，並且從鏈頭到鏈尾依次增大（普通方法2）。這種方式之前也已經說到，是無法使用二分查詢。為了解決這個問題，innodb使用若干slot指向鏈的某些記錄，而不是slot跟記錄一一對應，如圖3所示。
slot指向的記錄依然保證著從右往左依次有序的特性，我們使用rec[s2]表示s2指向的記錄，那麼rec[s2]>rec[s1]。另外，本文稱兩個slot之間的記錄稱為乙個slot支鏈，如圖3虛線圈住的部分，表示s2指向的slot支鏈。innodb維護的slot支鏈高度為4-8，如果乙個支鏈的高度超過或不足，會導致相應的支鏈拆分和合併操作。
如何查詢？
如果在頁面中查詢記錄r1（為簡單起見，假設索引鍵是唯一的）。首先通過二分查詢定位slot號x，滿足
rec[x-1]< r1 <= rec[x]
那麼記錄r1要麼不存在，要麼就在slot支鏈x中。接著就是遍歷這條支鏈，找到真正記錄。但支鏈的搜尋只能一一遍歷，不能使用二分查詢。
如何插入？
首先通過查詢的方式確定插入的slot支鏈和插入位置，在自由空間鍊錶或未分配空間中獲得空間並寫記錄內容，slot支鏈高度加1，同時維護好原鍊錶的關係。
插入記錄後，如果slot支鏈高度超過8，那麼就將該支鏈拆分為兩個子鏈，同時多申請乙個slot（平移此slot及其後面的空間）。
這樣設計有什麼好處？
這種設計相當於文藝做法有什麼好處呢？想了很久，只想到了乙個，就是減少了slot的分配和移動。然而，這樣設計的缺點倒是不少。
從訪問效率上，不能完全的二分查詢，需要使用二分查詢+順序遍歷，查詢效能也有所折扣。
從複雜度上，大大增大**的複雜度。
是不是某些巧妙的地方需要這樣的設計來達到更好的效能呢？也有這種可能，但暫時還沒發現。而我所知的有些資料庫更多是用那種「文藝」的設計方案。
參考《mysql技術內幕-innodb儲存引擎》
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