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前言

页分裂（Page Split）是 InnoDB 存储引擎中一个极其重要却常被忽视的底层机制。它直接影响着数据库的写入性能、空间利用率和查询效率，是每一位研发人员和 DBA 都应该深入理解的核心知识。

本系列文章将分为上、中、下三篇，由浅入深地带你全面掌握页分裂：

话不多说，我们从上篇开始。

一、什么是页分裂？

先聊聊"页"

InnoDB 中，页（Page）是数据存储和读写的最小单位，默认大小为16KB。而 MySQL 的表是索引组织表，每个页中的记录按照主键的物理顺序排列（并非插入顺序），形成一个单向链表。页与页之间则通过双向链表相互连接，共同构成一棵B+ 树索引结构。

再说"页分裂"

当我们向一个已经塞满了的页中插入新数据时，这个页已经没有足够的空间来容纳新记录了。

此时，InnoDB 会执行一个操作 ——页分裂（Page Split）。

页分裂，就是将一个已满的数据页拆分成两个页，并将部分数据迁移到新页中，以腾出空间存放新插入的记录。

这个过程对应用层完全透明，但在底层却涉及数据搬迁、指针调整、B+ 树结构变更等一系列操作。

二、页分裂的过程

页分裂的触发和执行可以分为以下几个步骤：

① 插入请求

当一条insert语句执行时，InnoDB 根据主键值定位到数据应该插入的目标页。

② 判断空间是否充足

InnoDB 检查目标页的剩余空间。如果空间足够，直接插入，流程结束。如果空间不足，则触发页分裂。

③ 申请新页、数据迁移

InnoDB 从表空间中申请一个新的空白页。

这是页分裂的核心步骤。InnoDB 会将原页中大约一半的记录移动到新页中。具体来说：

• 原页保留前半部分的记录

• 新页承接后半部分的记录

• 新插入的数据根据主键大小，放入对应的页中

这里的"一半"并不是严格的 50%，InnoDB 会根据实际情况做一定的优化调整。

④ 调整指针与索引

数据搬迁完成后，还需要做以下工作：

• 更新页之间的双向链表指针

  将新页正确地链接到原页和原页的下一页之间

• 更新父节点（上层索引页）

  在 B+ 树的上层节点中，插入一条指向新页的索引记录

• 如果上层节点也满了，则会递归触发上层页的分裂，极端情况下甚至可能导致 B+ 树层级增加

三、页分裂的弊端

页分裂虽然是 InnoDB 维护 B+ 树结构的必要机制，但它带来的负面影响不容忽视。

1 性能开销大

页分裂涉及数据复制、页申请、指针修改、索引更新等多个步骤，这些操作都需要额外的 CPU 和 I/O 资源。

在高并发写入场景下，频繁的页分裂会显著拖慢写入性能。

2 空间利用率下降

分裂后，原页和新页通常都只有一半左右的数据，这意味着页的空间利用率从接近 100% 骤降到约50%。

大量的页分裂会导致表的物理存储膨胀，占用更多的磁盘空间，同时也会降低缓冲池的命中率。

3 产生磁盘碎片

页分裂后，新申请的页在磁盘上的物理位置不一定与原页相邻。

这会导致原本连续的数据变得离散分布，使得范围查询和全表扫描时需要更多的随机 I/O，而非高效的顺序 I/O。

4 影响并发性能

页分裂过程中，InnoDB 需要对相关的页加锁。这意味着在分裂期间，其他事务对这些页的读写操作可能被阻塞，从而影响并发吞吐量。