在上一篇，bingxi和alex聊了关于list的内容。在本篇里，bingxi和alex会聊到innodb的动态数组，也称为dyn。
对应的文件为：
D:\mysql-5.1.7-beta\storage\innobase\include\dyn0dyn.h
D:\mysql-5.1.7-beta\storage\innobase\include\dyn0dyn.ic
D:\mysql-5.1.7-beta\storage\innobase\dyn\dyn0dyn.c
1)常用结构体
Alex：“bingxi，我们前两篇聊了常用结构hash、list，这两个结构很常见。我们快要开始聊文件空间存储了，在那里面有一个常用结构，我们看一下fsp0fsp.c中函数，比如fsp_get_space_header函数，调用参数里面有mtr_t。
| 以下是代码片段： /************************************************************************** Gets a pointer to the space header and x-locks its page. */ UNIV_INLINE fsp_header_t* fsp_get_space_header( /*=================*/ /* out: pointer to the space header, page x-locked */ ulint id, /* in: space id */ mtr_t* mtr) /* in: mtr */ |
我们接着看一下mtr_struct的定义，在结构体的定义前一行，我们可以看到Mini-transaction，称为mini事务。用于锁信息、mtr日志信息。
| 以下是代码片段： /* Mini-transaction handle and buffer */ struct mtr_struct{ ulint state; /* MTR_ACTIVE, MTR_COMMITTING, MTR_COMMITTED */ dyn_array_t memo; /* memo stack for locks etc. */ dyn_array_t log; /* mini-transaction log */ ibool modifications; /* TRUE if the mtr made modifications to buffer pool pages */ ulint n_log_recs; /* count of how many page initial log records have been written to the mtr log */ ulint log_mode; /* specifies which operations should be logged; default value MTR_LOG_ALL */ dulint start_lsn;/* start lsn of the possible log entry for this mtr */ dulint end_lsn;/* end lsn of the possible log entry for this mtr */ ulint magic_n; }; |
我们将要开始fsp0fsp.c的内容，为了便于内容的独立，会将mtr的内容先剥离，在讲完存储之后，会继续讲B树，然后会到事务。
”
Bingxi：“alex，我赞同这一点。不过我认为还是把该结构体中的一个常用算法讲下，就是动态数组，mtr_t结构体中会有两个这样的结构成员：
| 以下是代码片段： dyn_array_t memo; /* memo stack for locks etc. */ dyn_array_t log; /* mini-transaction log */ |
所谓动态数组，就是一个动态的虚拟线性数组，数组的基本元素是byte，主要用于存放mtr的锁信息以及log。如果对于一个block数组不够存放时，需要增加新的block，每个block对应的存放数据字段的长度是固定的(默认值是512)，但是不一定会用完。假设已经用了500个字节，这时候需要继续存放18个字节的内容，就会在该块中存放不了，会产生一个新的block用于存放。从而前一个block使用值为500。
我们先看了结构体的定义：
| 以下是代码片段： typedef struct dyn_block_struct dyn_block_t; typedef dyn_block_t dyn_array_t; …… /*#################################################################*/ /* NOTE! Do not use the fields of the struct directly: the definition appears here only for the compiler to know its size! */ struct dyn_block_struct{ mem_heap_t* heap; /* in the first block this is != NULL if dynamic allocation has been needed */ ulint used; /* number of data bytes used in this block */ byte data[DYN_ARRAY_DATA_SIZE]; /* storage for array elements */ UT_LIST_BASE_NODE_T(dyn_block_t) base; /* linear list of dyn blocks: this node is used only in the first block */ UT_LIST_NODE_T(dyn_block_t) list; /* linear list node: used in all blocks */ #ifdef UNIV_DEBUG ulint buf_end;/* only in the debug version: if dyn array is opened, this is the buffer end offset, else this is 0 */ ulint magic_n; #endif }; |
在这个结构体中，我们可以看到上一篇聊到的list结构，可以通过list查找prev、next。
Alex，这里面就带来了一些问题：1) dyn_array_t与dyn_block_t是同样的定义，而一个动态数组只有一个首结点，那么UT_LIST_BASE_NODE_T(dyn_block_t) base成员是不是每个结构体都是有效的，2）一开始分配的时候只分配了一个结构体，也就是512字节的大小，如果不够用，则扩展了一个，插入到链表里面，链表成员是1个还是2个？3）使用的时候，如何判断一个block已经使用满了，比如前面我们说到一个情况：500个字节剩下了12个不够18个时候，产生了一个新的block，假设这时候要使用其中的10个字节，两个block都是符合，用哪个？如果用后一个，怎么标识前一个是满的。”
Alex：“你的问题太多了，呵呵。我们先放下问题，看一下动态数组的初始化过程。这里面，我们还需要主意一点。虽然数据结构用的是同一个dyn_block_struct，但是我们称第一个节点为arr，表明这个是动态数据的头节点。其它的节点，我们称为block节点。
现在开始进行debug，在 mtr0mtr.ic文件中的mtr_start函数体内设置断点，这里也是动态数组创建的唯一入口，设置断点进行调试。
| 以下是代码片段： /******************************************************************* Starts a mini-transaction and creates a mini-transaction handle and a buffer in the memory buffer given by the caller. */ UNIV_INLINE mtr_t* mtr_start( /*======*/ /* out: mtr buffer which also acts as the mtr handle */ mtr_t* mtr) /* in: memory buffer for the mtr buffer */ { //会创建两个动态数组，在两个创建的任一个设置断点 dyn_array_create(&(mtr->memo)); dyn_array_create(&(mtr->log)); mtr->log_mode = MTR_LOG_ALL; mtr->modifications = FALSE; mtr->n_log_recs = 0; #ifdef UNIV_DEBUG mtr->state = MTR_ACTIVE; mtr->magic_n = MTR_MAGIC_N; #endif return(mtr); } |
点击F11进入函数，查看动态数据的创建过程:
| 以下是代码片段： /************************************************************************* Initializes a dynamic array. */ UNIV_INLINE dyn_array_t* dyn_array_create( /*=============*/ /* out: initialized dyn array */ dyn_array_t* arr) /* in: pointer to a memory buffer of size sizeof(dyn_array_t) */ { ut_ad(arr); ut_ad(DYN_ARRAY_DATA_SIZE < DYN_BLOCK_FULL_FLAG); arr->heap = NULL; arr->used = 0; #ifdef UNIV_DEBUG arr->buf_end = 0; arr->magic_n = DYN_BLOCK_MAGIC_N; #endif return(arr); } |
执行该函数之后，结构体的情况见图1：
创建完成之后，我们就可以使用该动态数组了。作为例子，我们在mtr_memo_push函数体内设置断点。
| 以下是代码片段： /******************************************************* Pushes an object to an mtr memo stack. */ UNIV_INLINE void mtr_memo_push( /*==========*/ mtr_t* mtr, /* in: mtr */ void* object, /* in: object */ ulint type) /* in: object type: MTR_MEMO_S_LOCK, ... */ { dyn_array_t* memo; mtr_memo_slot_t* slot; ut_ad(object); ut_ad(type >= MTR_MEMO_PAGE_S_FIX); ut_ad(type <= MTR_MEMO_X_LOCK); ut_ad(mtr); ut_ad(mtr->magic_n == MTR_MAGIC_N); memo = &(mtr->memo); //从动态中分配大小为sizeof(mtr_memo_slot_t)的空间 //然后对获取的空间进行赋值 slot = dyn_array_push(memo, sizeof(mtr_memo_slot_t)); slot->object = object; slot->type = type; } |
从中我们可以得知dyn_array_pus是分配空间的地方（dyn_array_open函数有这样的功能，本文后面会提到），我们按F11进入该函数体。
| 以下是代码片段： /************************************************************************* Makes room on top of a dyn array and returns a pointer to the added element. The caller must copy the element to the pointer returned. */ UNIV_INLINE void* dyn_array_push( /*===========*/ /* out: pointer to the element */ dyn_array_t* arr, /* in: dynamic array */ ulint size) /* in: size in bytes of the element */ { dyn_block_t* block; ulint used; ut_ad(arr); ut_ad(arr->magic_n == DYN_BLOCK_MAGIC_N); ut_ad(size <= DYN_ARRAY_DATA_SIZE); ut_ad(size); //步骤1：取得使用的used //存在多个节点是，arr表示的是链表中的首节点 block = arr; used = block->used; //步骤2：如果首结点block有足够的空间存储，则返回指针，并修改used值。这种情况只出现在：该动态数组只有一个节点。 // used + size <= DYN_ARRAY_DATA_SIZE表示有足够的空间存储 if (used + size > DYN_ARRAY_DATA_SIZE) { /* Get the last array block */ //步骤3：首结点没有空间存储，则取得base列表的最后一个结点 //该函数等价于：block =UT_LIST_GET_LAST(arr->base); //如果有多个节点，首先肯定不符合used + size <= DYN_ARRAY_DATA_SIZE，在后文中有描述。 block = dyn_array_get_last_block(arr); used = block->used; //步骤4：如果最后一个结点有足够空间，则分配 //否则增加一个新的block if (used + size > DYN_ARRAY_DATA_SIZE) { block = dyn_array_add_block(arr); used = block->used; } } block->used = used + size; ut_ad(block->used <= DYN_ARRAY_DATA_SIZE); return((block->data) + used); } |
该函数的功能就是进行分配空间，如果有足够的空间则分配，否则就调用函数dyn_array_add_block生成一个新的block。假象现在的情形是一个block扩展为两个block的情况。查看该函数的实现。
| 以下是代码片段： /**************************************************************** Adds a new block to a dyn array. */ dyn_block_t* dyn_array_add_block( /*================*/ /* out: created block */ dyn_array_t* arr) /* in: dyn array */ { mem_heap_t* heap; dyn_block_t* block; ut_ad(arr); ut_ad(arr->magic_n == DYN_BLOCK_MAGIC_N); //步骤1：结点是1扩展为2，还是n扩展为 n+1（n>=2） // arr->heap=NULL则是1扩展为 2，将自己作为首结点放在链表上，并分配一个内存堆 if (arr->heap == NULL) { UT_LIST_INIT(arr->base); UT_LIST_ADD_FIRST(list, arr->base, arr); //1扩展为 2的时候，创建一个heap，n扩展 n+1（n>=2）时，则使用该heap arr->heap = mem_heap_create(sizeof(dyn_block_t)); } //步骤2：取得最后一个结点，将该block的used字段进行DYN_BLOCK_FULL_FLAG与操作，表示该结点已经使用满。每增加一个新的block总要将前一个block设置为已满，因此只有最后一个block是可用的。即使如前文所例，500字节不够用时创建了一个新的block，第二次有申请10个字节时，显示显示该块的大小>512了，因为DYN_BLOCK_FULL_FLAG的值为：0x1000000UL block = dyn_array_get_last_block(arr); block->used = block->used | DYN_BLOCK_FULL_FLAG; heap = arr->heap; //步骤3：创建一个新结点，并插入到链表尾 block = mem_heap_alloc(heap, sizeof(dyn_block_t)); block->used = 0; UT_LIST_ADD_LAST(list, arr->base, block); return(block); } |
1个结点扩展为2个结点后，见图2（prev和next指向结构的首字节，便于绘图进行了简化，此处加以说明。list的prev和next参考前一篇文章）：
2个结点扩展为3个结点，见图3：
到这里，我们就解决了前面的三个问题。问题1：dyn_array_t与dyn_block_t是同样的定义，而一个动态数组只有一个首结点，那么UT_LIST_BASE_NODE_T(dyn_block_t) base成员是不是每个结构体都是有效的？”
Alex：“这个问题我明白，只有首结点的base是有效的。从图1中可以看出，只有一个结点时，base是无效。图2中，arr的base有两个成员，首结点是第一个成员，新增加的结点在首结点的后面。图3中，arr的base有三个成员，新增的成员在链表尾。”
Bingxi：“问题2：一开始分配的时候只分配了一个结构体，也就是512字节的大小，如果不够用，则扩展了一个，插入到链表里面，链表成员是1个还是2个？”
Alex：“从1个扩展到2个，链表的成员是2。”
Bingxi：“问题3：使用的时候，如何判断一个block已经使用满了，比如前面我们说到一个情况：500个字节剩下了12个不够18个时候，产生了一个新的block，假设这时候要使用其中的10个字节，两个block都是符合，用哪个？如果用后一个，怎么标识前一个是满的。”
Alex：“始终只有最后一个结点可能被使用，只有一个成员时，本身就是最后一个结点。新增结点时，会将前一个结点设置为已满。设置方法如下：
| 以下是代码片段： block->used = block->used | DYN_BLOCK_FULL_FLAG; |
这样进行分配操作时候，used + size > DYN_ARRAY_DATA_SIZE这个条件一定为真。表示首结点已经用满了，然后取最后一个结点。该条件只有一种情况为否，就是动态数组只有一个成员。
| 以下是代码片段： if (used + size > DYN_ARRAY_DATA_SIZE) { /* Get the last array block */ block = dyn_array_get_last_block(arr); used = block->used; if (used + size > DYN_ARRAY_DATA_SIZE) { block = dyn_array_add_block(arr); used = block->used; } } |
Bingxi：“good，我现在问第4个问题：我们需要插入三个元素，我们插入一个元素，就需要修改一次used,再插入，又得调用push函数进行操作。频繁的对dyn的数据结构进行操作。这样的效率是很低的。”
Alex：“稍等，我看下代码。找到了，通过dyn_array_open、dyn_array_close函数可以解决这个问题。这两个函数建议大家看下。另外，我也问你第5个问题，是不是大于512字节的数据就不能插入？”
Bingxi：“这个问题，请参考函数dyn_push_string。其它的函数也看一下，养成看函数的习惯，呵呵。今天就到这儿吧。”
Alex：“ok”