什么是 InnoDB 的页、区、段

什么是 InnoDB 的页、区、段？
页（Page）
首先，InnoDB 将物理磁盘划分为页（page），每页的大小默认为 16 KB，页是最小的存储单位。页根据上层应用的需要，如索引、日志等，分为很多的格式。我们主要说数据页，也就是存储实际数据的页。
区（Extent）
如果只有页这一个层次的话，页的个数是非常多的，存储空间的分配和回收都会很麻烦，因为要维护这么多的页的状态是非常麻烦的。
所以，InnoDB 又引入了区（Extent) 的概念。一个区默认是 64 个连续的页组成的，也就是 1MB。通过 Extent 对存储空间的分配和回收就比较容易了
段（Segment）
为什么要引入段呢，这要从索引说起。我们都知道索引的目的是为了加快查找速度，是一种典型的用空间换时间的方法。
B+ 树的叶子节点存放的是我们的具体数据，非叶子结点是索引页。所以 B+ 树将数据分为了两部分，叶子节点部分和非叶子节点部分，也就我们要介绍的段 Segment，也就是说 InnoBD 中每一个索引都会创建两个 Segment 来存放对应的两部分数据。
Segment 是一种逻辑上的组织，其层次结构从上到下一次为 Segment、Extent、Page。
2、页由哪些数据组成？
首先看数据页的基本格式，如下图：
File Header
用于描述数据页的外部信息，比如属于哪一个表空间、前后页的页号等。
Page Header
用来描述数据页中的具体信息，比如存在多少条纪录，第一条纪录的位置等。
infimum 和 supremum 纪录
infimum 和 supremum 是系统生成的纪录，分别为最小和最大纪录值，infimum 的下一条是用户纪录中键值最小的纪录，supremum 的上一条是用户纪录中键值最大的纪录，通过 next_record 字段来相连。

User Records
用户纪录，也就是数据库表中对应的数据，这里我们说常用的 Compact 格式。
InnoDB 除了我们插入的数据外，还有一些隐藏列，transaction_id（事务ID）、roll_pointer（回滚指针）是一定添加的。

row_id 则不一定，根据以下策略生成：优先使用用户建表时指定的主键，若用户没有指定主键，则使用unique键。若unique键都没有，则系统自动生成row_id，为隐藏列。

Free Space
页中目前空闲的存储，可以插入纪录。

Page Dictionary
类似于字典的目录结构，根据主键大小，每隔 4-8 个纪录设置一个槽，用来纪录其位置，当根据主键查找数据时，首先一步到位找到数据所在的槽，然后在槽中线性搜素。这种方法比从前到后遍历页的链表的效率更快。

Page Tailer
File Header存储刷盘前内存的校验和，Page Tailer储存刷盘后的校验和。当刷盘的时候，出现异常，Page Tailer和File Header中的校验和不一致，则说明出现刷盘错误。
3、页中插入记录的过程？
1）如果 Free Space 的空间足够的话，直接分配空间来添加纪录，并将插入前最后一条纪录的 next_record 指向当前插入的纪录，将当前插入纪录的 next_record 指向 supremum 纪录。

2）如果 Free Space的 空间不够的话，则首先将之前删除造成的碎片重新整理之后，按照上述步骤插入纪录。

3）如果当前页空间整理碎片之后仍然不足的话，则重新申请一个页，将页初始化之后，按照上述步骤插入纪录