RocksDB數據存儲格式分析
RocksDB本身只是一個KV存儲，用戶通過put(key,value)來寫入key，或者通過get(key)接口來獲取value，所以單從RocksDB而言，每條記錄都是一個key-value。那么當RocksDB作為一個存儲引擎接入到MySQL時，key-value結構如何存儲表中各個索引，以及如何記錄中各個列的信息是本文要具體討論的。
RocksDB引擎與InnoDB引擎類似，也是采用索引組織表，無論是表(主鍵索引)還是二級索引都是以LSM tree方式組織，RocksDB記錄主要包括三部分，key，value和meta三部分內容，具體見下表，后面通過介紹一條具體記錄在RocksDB引擎中的存儲格式再做詳細說明。
我們創建表，并寫入數據，如下：
- create table row_format(
- id int not null,
- c1 int,
- c2 char(10) not null,
- c3 char(10),
- c4 varchar(10),
- c5 varchar(10) not null,
- c6 blob,
- c7 binary(10) not null,
- c8 varbinary(10))
- engine=rocksdb;
- insert into row_format(id,c2,c4,c5,c7) values(1,'abc','abc','efg','111')
Key部分
由于表沒有主鍵，所以實質是rowid：
實際數據：
index_id:索引的編號，全局唯一。
rowid:由于表沒有主鍵，系統會產生一個bigint類型的rowid作為主鍵，占用8個字節，而InnoDB引擎的rowid占6個字節，需要注意的是rowid存儲采用的大端的存儲(高位存儲低字節)，這里主要是為了memcompare。
Value部分
說明：
- Value的最前面部分(0x1b)就是存放記錄的null信息。根據記錄中可以為null字段的個數，確認需要占用的字節數，如果小于8個，則只需要一個字節。例子中，c1,c3,c4,c6,c8均可以為null，因此需要5個bit，所以用1個byte表示Null-flag即可，由于插入記錄中，c4不為null，則對應的bit為0，也就是0x00011011。
- 對于null，無論是定長還是非定長數據類型，都不占用真實的存儲空間，只需要一個bit位來表示為null即可。
- 空串’’與null，上面提到了null需要占一個標記位，而對于’’，如果是變長字段仍然需要存儲長度信息，對于定長字段，則會補全。
- 對于變長字段，比如varchar，0x03 0x61 0x62 0x63數據有len+data組成，如果數據長度小于256，len只需要占用一個byte；如果len大于255，且小于65536，則需要占用2個字節，對于longblob類型，則需要占4個字節。
- 對于定長字段，不需要存長度信息直接存儲data，如果不足則補充。補充字符有點詫異，對于char類型，補充0x20，對于binary類型，補充0x00。
- 對于lob類型，比如tinyblob，blob，mediumblob，longblob，以及對應的text類型，處理策略與varchar類似，存儲長度的字節數根據數據類型的范圍確定，比如blob長度占用2個字節，而longblob的長度占4個字節。所以在rocksdb里面，沒有innodb中所謂“溢出頁”的概念。對于innodb引擎，如果blob字段內容超過768字節，多余的data存儲在溢出頁，頁內通過20個字節指向溢出頁，主要包括第一個blob頁的space_id,page_no和起始偏移，如果存在多個blob頁，則頁與頁之間通過類似的方式進行關聯。具體可以參考btr0cur.h文件中關于BTR_EXTERN_xxx相關的宏定義，以及接口btr_copy_externally_stored_field_prefix_low。
- 有關value部分的存儲實現可以參考rocksdb引擎接口 convert_record_to_storage_format，convert_record_from_storage_format和innodb引擎接口row_mysql_store_col_in_innobase_format，row_sel_field_store_in_mysql_format。
meta部分
meta部分主要是SequenceID，這個SequenceID在事務提交時產生，主要用于RocksDB實現MVCC，用于可見性判斷，此外meta中還包含flag信息，由于標示記錄類型，put，delete，singleDelete等，具體而言Sequence占7個字節，flag占1個字節。
RocksDB索引格式
RocksDB中，所有的數據都是通過索引來組織，與InnoDB類似，也是索引組織表，每個索引有一個全局唯一的index_id。索引主要包括兩類：主鍵索引和二級索引，前面介紹的記錄格式，也就是主鍵索引的格式，包括key，value和meta三部分。二級索引也包含key，value和meta三部分，但是value中不包含任何數據，只是包含checksum信息。
主鍵索引
二級索引
對比InnoDB引擎(innodb_file_format=Barracuda，row_format=compact)
InnoDB記錄格式
我們仍然以上面的表結構來看看InnoDB的存儲格式。
- create table row_format(
- id int not null,
- c1 int,
- c2 char(10) not null,
- c3 char(10),
- c4 varchar(10),
- c5 varchar(10) not null,
- c6 blob,
- c7 binary(10) not null,
- c8 varbinary(10)) engine=innodb;
- insert into row_format(id,c2,c4,c5,c7) values(1,'1234','ab','efg','111');
記錄內容
說明
- 03 02 0a，這里存的是長度信息，所有非null的變長列信息都逆序存在一起，這里按先后順序是c5,c4,c2,這里innodb將char(10)也當作變長字段處理了。
- 1b存儲的是null信息，與rocksdb對null處理一致。00 00 18 ff b5存儲的是record-header。
- 00 00 00 00 28 00 00 00 00 01 01 03 83 00 00 01 36 01 10， 這三部分別是rowid，trxid和roll_ptr,分別占6個字節，6個字節和7個字節。
- 最后一部分是數據，null不占任何存儲空間，與rocksdb處理類似。
整體而言，InnoDB記錄格式包含了record_header(記錄頭信息)，占5個字節，主要包括記錄號(heap_no),列數目,下一條記錄的位置以及是否刪除等信息。RocksDB則相對簡單，只有整體的value-size，以及通過Meta中flag標示記錄的狀態put 或者是delete。InnoDB將變長列長度信息集中存放在一起，使得查找任意列的代價都差不多，而RocksDB的變長列信息則是放在每列的前面，訪問最后一列需要逐一計算前面的列，才能定位。此外，由于InnoDB引擎與RocksDB引擎由于實現MVCC的機制不同，導致InnoDB引擎和RocksDB引擎需要存儲的額外信息也不同。InnoDB實現MVCC依賴于回滾段信息，記錄需要額外存儲trxid和roll_ptr兩個字段，分別是6個字節和7個字節(type,rsegid,pageNO,offset),其中type占一個bit位，標示insert 或者是update類型，rsegid回滾段id占7bit位，pageNo占4個字節，頁內偏移占2個字節。RocksDB實現MVCC則是依賴于SequenceID，通過SequenceID來判斷記錄的可見性，SequenceID占7個字節。
細節上來說，RocksDB引擎和InnoDB引擎在處理null，char和varchar的方式類似，但InnoDB對于char類型做了優化，統一作為varchar處理。另外RocksDB引擎沒有對blob做特殊處理。你可能會有疑問，RocksDB不是也有block_size嗎，如果設置為16k，blob數據超過16k怎么辦？對于InnoDB而言，由于表實質是以一個個page通過B-tree組織起來的，每個page是固定大小，當記錄非常大時，就需要借助溢出頁，通過鏈接的方式關聯起來。而RocksDB中block_size只是一個壓縮單位，并沒有嚴格約束，文件內容以block組織，由于文件中block可能是壓縮過的，因此每個block的大小不固定，通過偏移來定位具體某個block的位置。如果遇到大的blob數據，則可能這個block比較大，記錄所有數據存儲在一起，不會跨block。
對于索引長度限制也有所不同，對于InnoDB引擎來說，索引中單列長度不能超過767個字節，而RocksDB引擎單列長度不超過2048個字節，具體可以參考max_supported_key_part_length各自的實現；整個索引的長度，RocksDB和InnoDB都限制在3072個字節，實際上是server層的限制，因為它們的各自限制的長度都比server層的大。
