如果你知道 MySQL 一行记录的存储结构，那么这个问题对你没什么难度。
如果你不知道也没关系，这次我跟大家聊聊 MySQL 一行记录是怎么存储的？
知道了这个之后，除了能应解锁前面这道面试题，你还会解锁这些面试题：
MySQL 的 NULL 值会占用空间吗？
MySQL 怎么知道 varchar(n) 实际占用数据的大小？
varchar(n) 中 n 最大取值为多少？
行溢出后，MySQL 是怎么处理的？
这些问题看似毫不相干，其实都是在围绕「 MySQL 一行记录的存储结构」这一个知识点，所以攻破了这个知识点后，这些问题就引刃而解了。
好了，话不多说，发车！
MySQL 的数据存放在哪个文件？
大家都知道 MySQL 的数据都是保存在磁盘的，那具体是保存在哪个文件呢？
MySQL 存储的行为是由存储引擎实现的，MySQL 支持多种存储引擎，不同的存储引擎保存的文件自然也不同。
InnoDB 是我们常用的存储引擎，也是 MySQL 默认的存储引擎。所以，本文主要以 InnoDB 存储引擎展开讨论。
先来看看 MySQL 数据库的文件存放在哪个目录？
mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'datadir'; +---------------+-----------------+ | Variable_name | Value | +---------------+-----------------+ | datadir | /var/lib/mysql/ | +---------------+-----------------+ 1 row in set (0.00 sec) 复制代码
我们每创建一个 database（数据库） 都会在 /var/lib/mysql/ 目录里面创建一个以 database 为名的目录，然后保存表结构和表数据的文件都会存放在这个目录里。
比如，我这里有一个名为 my_test 的 database，该 database 里有一张名为 t_order 数据库表。
然后，我们进入 /var/lib/mysql/my_test 目录，看看里面有什么文件？
[root@xiaolin ~]#ls /var/lib/mysql/my_test db.opt t_order.frm t_order.ibd 复制代码
可以看到，共有三个文件，这三个文件分别代表着：
db.opt，用来存储当前数据库的默认字符集和字符校验规则。
t_order.frm ，t_order 的表结构会保存在这个文件。在 MySQL 中建立一张表都会生成一个.frm 文件，该文件是用来保存每个表的元数据信息的，主要包含表结构定义。
t_order.ibd，t_order 的表数据会保存在这个文件。表数据既可以存在共享表空间文件（文件名：ibdata1）里，也可以存放在独占表空间文件（文件名：表名字.idb）。这个行为是由参数 innodb_file_per_table 控制的，若设置了参数 innodb_file_per_table 为 1，则会将存储的数据、索引等信息单独存储在一个独占表空间，从 MySQL 5.6.6 版本开始，它的默认值就是 1 了，因此从这个版本之后， MySQL 中每一张表的数据都存放在一个独立的 .idb 文件。
好了，现在我们知道了一张数据库表的数据是保存在「 表名字.idb 」的文件里的，这个文件也称为独占表空间文件。
表空间文件的结构是怎么样的？
表空间由段（segment）、区（extent）、页（page）、行（row）组成，InnoDB存储引擎的逻辑存储结构大致如下图：
下面我们从下往上一个个看看。
1、行（row）
数据库表中的记录都是按行（row）进行存放的，每行记录根据不同的行格式，有不同的存储结构。
后面我们详细介绍 InnoDB 存储引擎的行格式，也是本文重点介绍的内容。
2、页（page）
记录是按照行来存储的，但是数据库的读取并不以「行」为单位，否则一次读取（也就是一次 I/O 操作）只能处理一行数据，效率会非常低。
因此，InnoDB 的数据是按「页」为单位来读写的，也就是说，当需要读一条记录的时候，并不是将这个行记录从磁盘读出来，而是以页为单位，将其整体读入内存。
默认每个页的大小为 16KB，也就是最多能保证 16KB 的连续存储空间。
页是 InnoDB 存储引擎磁盘管理的最小单元，意味着数据库每次读写都是以 16KB 为单位的，一次最少从磁盘中读取 16K 的内容到内存中，一次最少把内存中的 16K 内容刷新到磁盘中。
页的类型有很多，常见的有数据页、undo 日志页、溢出页等等。数据表中的行记录是用「数据页」来管理的，数据页的结构这里我就不讲细说了，之前文章有说过，感兴趣的可以去看这篇文章：换一个角度看 B+ 树
总之知道表中的记录存储在「数据页」里面就行。
3、区（extent）
我们知道 InnoDB 存储引擎是用 B+ 树来组织数据的。
B+ 树中每一层都是通过双向链表连接起来的，如果是以页为单位来分配存储空间，那么链表中相邻的两个页之间的物理位置并不是连续的，可能离得非常远，那么磁盘查询时就会有大量的随机I/O，随机 I/O 是非常慢的。
解决这个问题也很简单，就是让链表中相邻的页的物理位置也相邻，这样就可以使用顺序 I/O 了，那么在范围查询（扫描叶子节点）的时候性能就会很高。
那具体怎么解决呢？
在表中数据量大的时候，为某个索引分配空间的时候就不再按照页为单位分配了，而是按照区（extent）为单位分配。每个区的大小为 1MB，对于 16KB 的页来说，连续的 64 个页会被划为一个区，这样就使得链表中相邻的页的物理位置也相邻，就能使用顺序 I/O 了。
4、段（segment）
表空间是由各个段（segment）组成的，段是由多个区（extent）组成的。段一般分为数据段、索引段和回滚段等。
索引段：存放 B + 树的非叶子节点的区的集合；
数据段：存放 B + 树的叶子节点的区的集合；
回滚段：存放的是回滚数据的区的集合，之前讲事务隔离的时候就介绍到了 MVCC 利用了回滚段实现了多版本查询数据。
好了，终于说完表空间的结构了。接下来，就具体讲一下 InnoDB 的行格式了。
之所以要绕一大圈才讲行记录的格式，主要是想让大家知道行记录是存储在哪个文件，以及行记录在这个表空间文件中的哪个区域，有一个从上往下切入的视角，这样理解起来不会觉得很抽象。
InnoDB 行格式有哪些？
行格式（row_format），就是一条记录的存储结构。
InnoDB 提供了 4 种行格式，分别是 Redundant、Compact、Dynamic和 Compressed 行格式。
Redundant 是很古老的行格式了， MySQL 5.0 版本之前用的行格式，现在基本没人用了。
由于 Redundant 不是一种紧凑的行格式，所以 MySQL 5.0 之后引入了 Compact 行记录存储方式，Compact 是一种紧凑的行格式，设计的初衷就是为了让一个数据页中可以存放更多的行记录，从 MySQL 5.1 版本之后，行格式默认设置成 Compact。
Dynamic 和 Compressed 两个都是紧凑的行格式，它们的行格式都和 Compact 差不多，因为都是基于 Compact 改进一点东西。从 MySQL5.7 版本之后，默认使用 Dynamic 行格式。
Redundant 行格式我这里就不讲了，因为现在基本没人用了，这次重点介绍 Compact 行格式，因为 Dynamic 和 Compressed 这两个行格式跟 Compact 非常像。
所以，弄懂了 Compact 行格式，之后你们在去了解其他行格式，很快也能看懂。
COMPACT 行格式长什么样？
先跟 Compact 行格式混个脸熟，它长这样：
接下来，我们看看看看这三条记录的行格式中的 「变长字段长度列表」是怎样存储的。
先来看第一条记录：
name 列的值为 a，真实数据占用的字节数是 1 字节，十六进制 0x01；
phone 列的值为 123，真实数据占用的字节数是 3 字节，十六进制 0x03；
age 列和 id 列不是变长字段，所以这里不用管。
这些变长字段的真实数据占用的字节数会按照列的顺序逆序存放（等下会说为什么要这么设计），所以「变长字段长度列表」里的内容是「 03 01」，而不是 「01 03」。
第三条记录中 phone 列的值是 NULL，NULL 是不会存放在行格式中记录的真实数据部分里的，所以「变长字段长度列表」里不需要保存值为 NULL 的变长字段的长度。
接下来，我们看看看看这三条记录的行格式中的 NULL 值列表是怎样存储的。
先来看第一条记录，第一条记录所有列都有值，不存在 NULL 值，所以用二进制来表示是酱紫的：
所以，对于第一条数据，NULL 值列表用十六进制表示是 0x00。
接下来看第二条记录，第二条记录 age 列是 NULL 值，所以，对于第二条数据，NULL值列表用十六进制表示是 0x04。
我们把三条记录的 NULL 值列表都填充完毕后，它们的行格式是这样的：
row_id
如果我们建表的时候指定了主键或者唯一约束列，那么就没有 row_id 隐藏字段了。如果既没有指定主键，又没有唯一约束，那么 InnoDB 就会为记录添加 row_id 隐藏字段。row_id不是必需的，占用 6 个字节。
trx_id
事务id，表示这个数据是由哪个事务生成的。 trx_id是必需的，占用 6 个字节。
roll_pointer
这条记录上一个版本的指针。roll_pointer 是必需的，占用 7 个字节。
如果你熟悉 MVCC 机制，你应该就清楚 trx_id 和 roll_pointer 的作用了，如果你还不知道 MVCC 机制，可以看完这篇文章，一定要掌握，面试也很经常问 MVCC 是怎么实现的。
varchar(n) 中 n 最大取值为多少？
我们要清楚一点，MySQL 规定除了 TEXT、BLOBs 这种大对象类型之外，其他所有的列（不包括隐藏列和记录头信息）占用的字节长度加起来不能超过 65535 个字节。
也就是说，一行记录除了 TEXT、BLOBs 类型的列，限制最大为 65535 字节，注意是一行的总长度，不是一列。
知道了这个前提之后，我们再来看看这个问题：「varchar(n) 中 n 最大取值为多少？」
varchar(n) 字段类型的 n 代表的是最多存储的字符数量，并不是字节大小哦。
要算 varchar(n) 最大能允许存储的字节数，还要看数据库表的字符集，因为字符集代表着，1个字符要占用多少字节，比如 ascii 字符集， 1 个字符占用 1 字节，那么 varchar(100) 意味着最大能允许存储 100 字节的数据。
单字段的情况
前面我们知道了，一行记录最大只能存储 65535 字节的数据。
那假设数据库表只有一个 varchar(n) 类型的列且字符集是 ascii，在这种情况下， varchar(n) 中 n 最大取值是 65535 吗？
不着急说结论，我们先来做个实验验证一下。
我们定义一个 varchar(65535) 类型的字段，字符集为 ascii 的数据库表。
CREATE TABLE test ( `name` VARCHAR(65535) NULL ) ENGINE = InnoDB DEFAULT CHARACTER SET = ascii ROW_FORMAT = COMPACT; 复制代码
看能不能成功创建一张表：
可以看到，还是不行，接下来看看 varchar(65532) 是否可行？
行溢出后，MySQL 是怎么处理的？
MySQL 中磁盘和内存交互的基本单位是页，一个页的大小一般是 16KB，也就是 16384字节，而一个 varchar(n) 类型的列最多可以存储 65532字节，一些大对象如 TEXT、BLOB 可能存储更多的数据，这时一个页可能就存不了一条记录。这个时候就会发生行溢出，多的数据就会存到另外的「溢出页」中。
如果一个数据页存不了一条记录，InnoDB 存储引擎会自动将溢出的数据存放到「溢出页」中。在一般情况下，InnoDB 的数据都是存放在 「数据页」中。但是当发生行溢出时，溢出的数据会存放到「溢出页」中。
当发生行溢出时，在记录的真实数据处只会保存该列的一部分数据，而把剩余的数据放在「溢出页」中，然后真实数据处用 20 字节存储指向溢出页的地址，从而可以找到剩余数据所在的页。大致如下图所示。
总结
MySQL 的 NULL 值是怎么存放的？
MySQL 的 Compact 行格式中会用「NULL值列表」来标记值为 NULL 的列，NULL 值并不会存储在行格式中的真实数据部分。
NULL值列表会占用 1 字节空间，当表中所有字段都定义成 NOT NULL，行格式中就不会有 NULL值列表，这样可节省 1 字节的空间。
MySQL 怎么知道 varchar(n) 实际占用数据的大小？
MySQL 的 Compact 行格式中会用「变长字段长度列表」存储变长字段实际占用的数据大小。
varchar(n) 中 n 最大取值为多少？
一行记录最大能存储 65535 字节的数据，但是这个是包含「变长字段字节数列表所占用的字节数」和「NULL值列表所占用的字节数」。所以， 我们在算 varchar(n) 中 n 最大值时，需要减去这两个列表所占用的字节数。
如果一张表只有一个 varchar(n) 字段，且允许为 NULL，字符集为 ascii。varchar(n) 中 n 最大取值为 65532。
计算公式：65535 – 变长字段字节数列表所占用的字节数 – NULL值列表所占用的字节数 = 65535 – 2 – 1 = 65532。
如果有多个字段的话，要保证所有字段的长度 + 变长字段字节数列表所占用的字节数 + NULL值列表所占用的字节数 <= 65535。
行溢出后，MySQL 是怎么处理的？
如果一个数据页存不了一条记录，InnoDB 存储引擎会自动将溢出的数据存放到「溢出页」中。
Compact 行格式针对行溢出的处理是这样的：当发生行溢出时，在记录的真实数据处只会保存该列的一部分数据，而把剩余的数据放在「溢出页」中，然后真实数据处用 20 字节存储指向溢出页的地址，从而可以找到剩余数据所在的页。
Compressed 和 Dynamic 这两种格式采用完全的行溢出方式，记录的真实数据处不会存储该列的一部分数据，只存储 20 个字节的指针来指向溢出页。而实际的数据都存储在溢出页中。