资深专家撰写，国内外数据库专家联袂推荐，基于MySQL 5.6.13，从存储引擎内核角度对InnoDB的核心实现和工作机制进行深入剖析。

为什么要写这本书
过去这些年，我一直在和各种不同的数据库打交道，见证了MySQL 从一个小型的关系型数
据库发展成为各大互联网企业的核心数据库系统的过程。期间我参与了一些大大小小的项目开发工作，成功地帮助开发人员构建了一些可靠的、健壮的应用程序。在这个过程中积累了一些经验，正是这些不断累积的经验赋予了我灵感，于是有了本书。这本书实际上反映了这些年来我做了哪些事情，汇集了很多同行每天可能都会遇到的一些问题，并给出解决方案。
本书是MySQL 内核系列的第一本书，与之前出版的MySQL 技术内幕不同的是，该系列的
书将更靠近数据库内核层面，揭示MySQL 数据库内核是如何运行的。MySQL 内核系列的第
一本书将从InnoDB 存储引擎的内核来展开。
毫无疑问，InnoDB 存储引擎已经成为MySQL 数据库的“标准配置”。Facebook、Twitter、Yahoo、百度、淘宝、腾讯、网易这些互联网公司都将InnoDB 作为后台的存储引擎。在时间的长河以及线上高并发验证下，其已经被证明是高性能、高可扩展性的引擎。
身处数据库这个圈子，可以明显地感觉到从2010 年开始，各大互联网公司已经不再满足于
仅仅使用InnoDB 存储引擎，他们开始越来越接触到引擎的内核层面，对引擎进行内核级别
的优化以及根据公司的业务需求进行二次开发。即使是DBA 本身也开始慢慢地不满足现状
开始研究起InnoDB 存储引擎的内核，似乎一夜之间不了解点内核实现都不好意思和别人说
你是搞MySQL 数据库的。
当然，我们需要感谢MySQL 数据库，感谢MySQL 数据库的创始人和InnoDB 存储引擎的创
始人。正是他们开源了这些代码，使得我们这些后人可以站在巨人的肩膀上继续学习与进步。
在这方面，MySQL/InnoDB 比其他数据库都要伟大，更值得我们尊敬。
不可否认的是，国内对于数据库内核的开发学习资料与课程都非常有限。本科阶段几乎没有
相关课程，仅特定数据库研究方向的研究生才会去关注这些技术，并且这些人才在国内非常
稀少。很多想要踏进数据库内核领域的人在最初都会感到迷茫和无助。
IV ｜ 前言
另外，有些人凭着自己的聪明与天赋看似掌握了内核的实现，但是从他们的博客描述来看，
其离真正的理解还是有一些距离的，或者说他们仅刚入门。所以我们才会在网上看到不断
有人在翻阅过代码后，或者简单设置了几个断点和调试后抱怨InnoDB 存储引擎的设计是多
么烂。
数据库的世界并不如他们想象的那样简单与粗糙，数据库有着自己的理论体系。虽然数据库
的实现有很多种，但大多需要遵循一些理论规范，如Fix Rules、Write-Ahead Log、Forcelog-
at-commit、Lock 等。
我从2006 年就开始进行数据库的内核开发，现在想来还最多只能称为hack。我在内核开发
的路上走了很多弯路，经过高人的指点以及自己不断的学习与探索，终于有了一些经验，现
通过本书来完整地展示给读者。希望通过MySQL 内核系列，使正在通往或已经在数据库内
核开发道路的人员少走弯路。
出于这个目的，我联合了网易MySQL 技术组的各位同事，完成了InnoDB 存储引擎卷1 的
书籍撰写工作。其中第1、3、4、5、7、8、9、10、11 章由我个人独立完成，第2 和第14
章由我和温正湖共同完成、第6 和第12 章由我和饶陇辉共同完成、第13 和第15 章由我和
蒋鸿翔共同完成。
在每章的最后，我还给出了思考题以及继续阅读的参考资料，通过这部分的内容，读者可以
加深对于每个知识模块的理解，并继续对某一模块进行深入研究。
读者对象
本书面向的读者群：
y 数据库管理员
y 数据库架构设计师
y 数据库内核开发人员
y 其他对数据库内核感兴趣的开发人员
如何阅读本书
本书一共有15 章，每章都像一本“迷你书”，可以单独成册。用户可以有选择地阅读，但是
更推荐根据本书的组织方式进行阅读，这样会更具有条理性。
第1 章 概览
本章首先介绍了MySQL 数据库以及InnoDB 存储引擎的历史，之后介绍了InnoDB 存储引擎
的源码结构与代码风格，最后推荐了阅读InnoDB 存储引擎源码的次序。
前言 ｜ V
第2 章 基本数据结构与算法
本章对InnoDB 中常用的数据结构和算法进行了介绍。首先是InnoDB 的内存管理系统，从
内存管理机制、内存操作基元和内存池及内存区等概念着手进行了详细讲解；之后是哈希表
结构，介绍了简单哈希表和带链哈希表两种；然后介绍了双链表结构；最后还介绍了动态数组、
标准排序函数。本章的内容是InnoDB 的基础，相信读者在阅读后续章节的代码时一定会遇
到本章所提的相关数据结构与算法。
第3 章 同步机制
本章介绍了InnoDB 存储引擎中实现的同步机制mutex 和rw-lock。InnoDB 存储引擎正是通
过这些数据结构才能完成正确并发控制的。
第4 章 重做日志
本章首先介绍与重做日志模块相关的概念，之后具体分析了InnoDB 存储引擎重做日志模块
的实现。InnoDB 存储引擎原先就支持组提交，因此有着相当不错的性能。最后，根据之前所
介绍的内容，分析了如何通过重做日志进行有效恢复，从而实现事务系统持久性的要求。
第5 章 mini-transaction
本章介绍了数据库中的三个协议：Fix Rules、Write-Ahead Log、Force-Log-at-Commit，同
时介绍了InnoDB 存储引擎中mini-transaction 的实现，并通过一个示例简单展示了minitransaction
产生的重做日志内容。
第6 章 存储管理
本章介绍了InnoDB 存储引擎的物理存储方式，这包括表空间的构成，段、区、页的存储管
理。此外，还介绍了InnoDB 存储引擎的文件操作方式，包括文件操作的架构设计、同步读/
写方式和异步读/ 写方式，分别介绍了Windows 操作系统、Posix 操作系统以及InnoDB 模拟
的三种异步I/O 的实现方法。
第7 章 记录
本章介绍了InnoDB 存储引擎的记录（record），使读者了解在源码中记录可以分为物理记录
与逻辑记录，以及各种记录所使用的场合。
第8 章 索引页
本章介绍了InnoDB 存储引擎的索引页，知道在源码中页可以分为物理页与逻辑页，并且详
细分析了page header 以及page directory。此外，还对InnoDB 存储引擎如何在页中进行记录
的定位、插入和删除等操作进行了详细介绍。
VI ｜ 前言
第9 章 锁
本章介绍了InnoDB 存储引擎锁的实现技术。在InnoDB 存储引擎中，其通过next-key
locking 算法在事务隔离级别为REPEATABLE READ 实现了完全的隔离性要求。此外，其对
锁的设计是一种极其高效的设计方式。每个内核开发人员都应该细读lock 模块，从而更为深
入地理解锁的内部实现。
第10 章 B+ 树索引
本章对InnoDB 存储引擎的B+ 树索引实现做了十分详细的介绍。该部分所需要涉及的内容非
常多，与前面章节的联系也比较紧密，是一个极为重要的章节。希望读者可以反复阅读，从
而更好地体会InnoDB 存储引擎中B+ 树索引的实现。
第11 章 Insert Buffer
本章介绍了InnoDB 存储引擎中Insert Buffer 的实现，首先介绍了Insert Buffer 的基本概念，
然后介绍了Insert Buffer 的物理与逻辑存储结构，并通过一个示例进行展示。最后，介绍了
Insert Buffer 的源码实现。我认为这个模块是难度最大的模块之一。
第12 章 缓冲池
本章介绍了InnoDB 存储引擎缓冲池的实现，这包括缓冲池的管理、页的读取和页的刷新。
此外，还介绍了InnoDB 存储引擎使用midpoint insertion strategy LRU 的LRU 管理机制。
第13 章 事务处理
本章介绍了InnoDB 存储引擎的事务处理模块，介绍了InnoDB 存储引擎对于undo 记录的存
储方式，这其中涉及事务系统段、回滚段、undo 段、undo 页、undo 日志、undo 记录等多个
概念，读者应该好好地理清这些概念。此外，还讲述了事务的purge、rollback、commit 等操
作的具体实现。相信通过本章的学习读者可以了解如何设计一个高效的事务系统。
第14 章 数据字典
本章介绍了InnoDB 存储引擎对于数据字典的具体实现，以及其与之前各章的联系。
第15 章 服务管理
本章介绍了InnoDB 存储引擎各服务模块的管理，并展示了这些服务模块的具体实现。
勘误和支持
由于水平有限，编写时间仓促，书中难免会出现一些错误或不准确的地方，恳请读者批评指正，
前言 ｜ VII
我将尽力在线上为你提供最满意的解答。如果你有更多的宝贵意见，也欢迎发送邮件至邮箱
jiangchengyao@gmail.com，期待能够得到您最真挚的反馈。
致谢
感谢网易研究院的所有同事们，能与一群才华出众的人一起工作让我感到非常荣幸与自豪，
同时通过不断地与他人的交流，使我在数据库方面得到了极大的提升和领悟。
感谢电子工业出版社博文视点公司的孙学瑛老师，她在这段时间内始终支持我的写作，正是
她的鼓励和帮助引导我顺利完成全部书稿。
谨以此书献给我最亲爱的家人，以及众多热爱MySQL 数据库的朋友们！
姜承尧（David Jiang）
2014 年3 月于中国杭州