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# InnoDB中一棵B+树存的行数据有多少
## 引言
在数据库系统的设计与优化中，理解存储引擎的数据结构至关重要。InnoDB作为MySQL最常用的存储引擎，其核心数据结构B+树直接决定了数据存储效率和查询性能。本文将深入探讨以下问题：
- **单棵B+树能存储多少行数据？**
- 影响存储容量的关键因素有哪些？
- 如何通过计算验证理论值？
通过系统分析页结构、索引组织和实际案例，帮助开发者做出合理的数据库设计决策。
---
## 一、B+树基础结构回顾
### 1.1 InnoDB的存储单元：页（Page）
InnoDB以**16KB页**为最小I/O单位（可通过`innodb_page_size`调整），所有数据存储和索引构建均基于页实现。页的类型包括：
- 数据页（存储行记录）
- 索引页（存储键值+指针）
- 系统页（元数据管理）
### 1.2 B+树的核心特征
- **多路平衡树**：保证查询效率稳定在O(log n)
- **叶子节点串联**：通过双向链表支持范围查询
- **非叶子节点仅存键**：最大化分支因子（Fanout）
---
## 二、计算单页存储容量
### 2.1 数据页的空间分配
一个16KB页的实际可用空间约为`15KB`（扣除页头、校验和等元数据）。空间分配如下：
| 区域 | 大小 | 说明 |
|---------------|-----------|--------------------------|
| File Header | 38字节 | 文件头信息 |
| Page Header | 56字节 | 页控制信息 |
| Infimum+Supremum | 26字节 | 虚拟行记录边界 |
| User Records | 动态 | 实际存储的行数据 |
| Free Space | 动态 | 未使用空间 |
| Page Directory| 动态 | 槽位数组（用于二分查找） |
| File Trailer | 8字节 | 校验信息 |
### 2.2 行数据存储格式
每行记录包含：
- **变长字段列表**：记录VARCHAR等类型的实际长度
- **NULL标志位**：标记可为NULL的字段
- **事务ID+回滚指针**：共13字节（MVCC必需）
- **主键列**：若未显式定义，自动生成6字节row_id
- **其他列数据**
假设一个典型场景：
```sql
CREATE TABLE users (
id BIGINT PRIMARY KEY, -- 8字节
name VARCHAR(100), -- 平均50字节
age INT, -- 4字节
last_login TIMESTAMP -- 4字节
);
单行记录大小估算：
8(id) + 50(name) + 4(age) + 4(timestamp) + 13(事务信息) + 3(变长字段+NULL位) ≈ 82字节
可用空间15KB ≈ 15360字节
理论行数 = 15360 / 82 ≈ 187行/页
非叶子节点仅存储键值+指针（6字节）： - 键大小：主键8字节（BIGINT） - 指针大小：6字节 - 单条目大小：8 + 6 = 14字节
单页可存储条目数：
15360 / 14 ≈ 1097个条目
即分支因子（Fanout）为1097。
| 树高度 | 最大行数计算公式 | 理论值 |
|---|---|---|
| 1 | 187 | 187行（仅叶子） |
| 2 | 187 × 1097 | ~205,000行 |
| 3 | 187 × 1097² | ~225百万行 |
| 4 | 187 × 1097³ | ~2470亿行 |
典型结论：大多数场景下3层B+树可支持亿级数据存储。
InnoDB提供两种行格式： - Compact（默认）：紧凑存储 - Dynamic：对溢出页处理更高效（适合含TEXT/BLOB的表）
默认页填充率为15/16，剩余空间用于： - 后续插入避免频繁分裂 - 更新时处理行膨胀（如VARCHAR扩展）
CREATE TABLE test_capacity (
id BIGINT PRIMARY KEY,
data CHAR(60) -- 固定长度数据
) ENGINE=InnoDB;
单行大小：
8(id) + 60(data) + 13(事务) + 1(NULL位) = 82字节
-- 插入10万行数据
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE insert_test_data()
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 1;
WHILE i <= 100000 DO
INSERT INTO test_capacity VALUES (i, REPEAT('x',60));
SET i = i + 1;
END WHILE;
END //
DELIMITER ;
CALL insert_test_data();
SELECT
table_name,
table_rows,
avg_row_length,
(data_length + index_length) / 1024 / 1024 AS "Size(MB)"
FROM information_schema.tables
WHERE table_schema = DATABASE();
结果示例：
| table_name | table_rows | avg_row_length | Size(MB) |
|---------------|------------|----------------|----------|
| test_capacity | 100000 | 82 | 8.2 |
验证计算：100000行 × 82字节 ≈ 8.2MB，与理论值一致。
-- 查看碎片率
SELECT
table_name,
(data_free / (data_length + index_length)) AS frag_ratio
FROM information_schema.tables
WHERE data_length > 0;
通过本文分析可得出以下核心结论： 1. 单页存储行数：约100-200行（取决于行大小） 2. 三层B+树：可轻松支持亿级数据存储 3. 主键设计：对存储容量有决定性影响
理解这些原理有助于： - 合理规划分表策略 - 优化查询性能 - 预估存储资源需求
附录：计算公式总结
总行数 = 单页行数 × (分支因子)^(树高-1)
”`
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