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思考mysql内核之初级系列12---innodb的簇描述结构

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  在上一篇里,bingxi和alex聊了关于innodb的页编号。在本篇,bingxi和alex会讨论下簇描述结构。所谓的簇描述结构,对应的英文描述是extent,表达的意思是一些连续的页。

对应的文件为:

D:\mysql-5.1.7-beta\storage\innobase\fsp\ fsp0fsp.c

D:\mysql-5.1.7-beta\storage\innobase\include\ fsp0fsp.h

 

1)簇的定义

  Bingxi:“alex,在共享存储空间的情况,多个innodb表存储在同一个表空间里面。对单个表而言,存储并不一定是连续的。在上一篇里面提到这样的一个例子:

a)创建表1,并插入数据

b)创建表2,并插入数据

c)表1插入数据

d)表2插入数据

如果我们每次分配一个页,就会存储得很凌乱。可能第n页属于t1,n+1页属于t2,n+3页属于t1,n+4页属于t2,……

这样就会降低io的读写性能,因此我们可以看到在mysql中有簇的概念,这里的簇也就是指extent。簇是连续的页,数量是64页。那么我问下alex,假设T1表新分配了一个簇,某些页用完了,如何标识?

  Alex:“bingxi,我也存在这个疑惑。我们用过代码来看这个问题吧。代码如下:

/*                  EXTENT DESCRIPTOR

                     =================

 

File extent descriptor data structure: contains bits to tell which pages in

the extent are free and which contain old tuple version to clean. */

 

/*-------------------------------------*/

#define    XDES_ID                     0     /* The identifier of the segment

                                   to which this extent belongs */

#define XDES_FLST_NODE        8     /* The list node data structure

                                   for the descriptors */

#define    XDES_STATE              (FLST_NODE_SIZE + 8)

                                   /* contains state information

                                   of the extent */

#define    XDES_BITMAP            (FLST_NODE_SIZE + 12)

                                   /* Descriptor bitmap of the pages

                                   in the extent */

  定义里面的数字是偏移量,我们来画个图看下。

  从上面我们可以知道:

XDES_ID           //0

XDES_FLST_NODE  //8

XDES_STATE        //20

XDES_BITMAP      //24

  这些内容中,我们会产生两个疑问:1)16个字节描述64个页的使用状态,怎么描述?如果只是描述该页是否使用,1个bit位就够了,也就是64个bit位,即8个字节。而实际使用了16个字节,那么是不是可以认为是两个bit位来描述一个页的使用情况。2)每个簇使用40个字节,这些内容存储在什么地方?

  Bingxi,你来看看。我们在本篇中,先解决第一个问题,第二个问题留到下一篇。

  Bingxi:“第一个问题,可以理解。

//每个页需要两个bit位来描述

#define    XDES_BITS_PER_PAGE      2     /* How many bits are there per page */

//这两个bit位中,第一个bit位标识该页是否在使用

#define    XDES_FREE_BIT         0     /* Index of the bit which tells if

                                   the page is free */

//第二个标识位目前没有使用

#define    XDES_CLEAN_BIT             1     /* NOTE: currently not used!

                                   Index of the bit which tells if

                                   there are old versions of tuples

                                   on the page */

  每个页使用两个位,那么64个页使用的就是16个字节。我们看一下簇的初始化代码:

/**************************************************************************

Inits an extent descriptor to the free and clean state. */

UNIV_INLINE

void

xdes_init(

/*======*/

       xdes_t*   descr,      /* in: descriptor */

       mtr_t*     mtr) /* in: mtr */

{

       ulint i;

 

       ut_ad(descr && mtr);

       ut_ad(mtr_memo_contains(mtr, buf_block_align(descr),

                                                 MTR_MEMO_PAGE_X_FIX));

       ut_ad((XDES_SIZE - XDES_BITMAP) % 4 == 0);

   

//其中XDES_BITMAP的值为24

// XDES_SIZE的大小为40

//也就是簇描述结构中24字节开始的16个字节全部设置为1

       for (i = XDES_BITMAP; i < XDES_SIZE; i += 4) {

              mlog_write_ulint(descr + i, 0xFFFFFFFFUL, MLOG_4BYTES, mtr);

       }

    //设置簇的使用状态为空闲簇

       xdes_set_state(descr, XDES_FREE, mtr);

}    

   我们接着看xdes_set_state的实现:

/**************************************************************************

Sets the state of an xdes. */

UNIV_INLINE

void

xdes_set_state(

/*===========*/

       xdes_t*   descr,      /* in: descriptor */

       ulint state,       /* in: state to set */

       mtr_t*     mtr) /* in: mtr handle */

{

       ut_ad(descr && mtr);

       ut_ad(state >= XDES_FREE);

       ut_ad(state <= XDES_FSEG);

       ut_ad(mtr_memo_contains(mtr, buf_block_align(descr),

                                                 MTR_MEMO_PAGE_X_FIX));

   

    // descr是该簇的起始指针,相对该指针XDES_STATE的开始4个字节填写status的值

       mlog_write_ulint(descr + XDES_STATE, state, MLOG_4BYTES, mtr);

}

  同样的,获取状态也是类似的。我们接着看下xdes_get_n_used函数,该函数表述该簇的页已经使用了多少。

/**************************************************************************

Returns the number of used pages in a descriptor. */

UNIV_INLINE

ulint

xdes_get_n_used(

/*============*/

                     /* out: number of pages used */

       xdes_t*   descr,      /* in: descriptor */

       mtr_t*     mtr) /* in: mtr */

{

       ulint i;

       ulint count      = 0;

      

       ut_ad(descr && mtr);

       ut_ad(mtr_memo_contains(mtr, buf_block_align(descr),

                                                 MTR_MEMO_PAGE_X_FIX));

//对该簇的每一页调用函数xdes_get_bit

// xdes_get_bit函数返回对应页的是否使用位

//我们从初始化函数中知道,1表示使用,0表示未使用

//因为如果函数返回的值是false,则表示该页已经使用了,将count加1

       for (i = 0; i < FSP_EXTENT_SIZE; i++) {

              if (FALSE == xdes_get_bit(descr, XDES_FREE_BIT, i, mtr)) {

                     count++;

              }

       }

 

       return(count);       

}    

  如果所有的页都使用完,那么就表示该页已经使用满。

/**************************************************************************

Returns true if extent contains no free pages. */

UNIV_INLINE

ibool

xdes_is_full(

/*=========*/

                     /* out: TRUE if full */

       xdes_t*   descr,      /* in: descriptor */

       mtr_t*     mtr) /* in: mtr */

{

    //如果该簇使用的页等于64(FSP_EXTENT_SIZE),也就是表示该簇已经满了

       if (FSP_EXTENT_SIZE == xdes_get_n_used(descr, mtr)) {

 

              return(TRUE);

       }

 

       return(FALSE);

}

  其它的函数类似,这里就不一一列举。作为重点,我们再看一下xdes_set_bit函数。

/**************************************************************************

Sets a descriptor bit of a page. */

UNIV_INLINE

void

xdes_set_bit(

/*=========*/

       xdes_t*   descr,      /* in: descriptor */

       ulint bit,   /* in: XDES_FREE_BIT or XDES_CLEAN_BIT */

       ulint offset,     /* in: page offset within extent:

                     0 ... FSP_EXTENT_SIZE - 1 */

       ibool       val,  /* in: bit value */

       mtr_t*     mtr) /* in: mtr */

{

       ulint index;

       ulint byte_index;

       ulint bit_index;

       ulint descr_byte;

      

       ut_ad(mtr_memo_contains(mtr, buf_block_align(descr),

                                                 MTR_MEMO_PAGE_X_FIX));

       ut_ad((bit == XDES_FREE_BIT) || (bit == XDES_CLEAN_BIT));

       ut_ad(offset < FSP_EXTENT_SIZE);

 

//假设offset的值为n

// XDES_BITS_PER_PAGE为2

//index也就是相对于XDES_BITMAP的偏移bit位

       index = bit + XDES_BITS_PER_PAGE * offset;

 

//index/8对应的是相对于XDES_BITMAP的偏移字节

       byte_index = index / 8;

       //表示所在的位,这里面要重点关注

//字节是从低字节编码的,比如n对应的bit_index是0,实际上表示的是第0位,而不是第7位。即使xxxxxxxy中的y对应的位。

//假设bit_index为6,实际对应的是xyxxxxxx中的y对应的位。

bit_index = index % 8;

   

    //获得对应的字节

       descr_byte = mtr_read_ulint(descr + XDES_BITMAP + byte_index,

                                                 MLOG_1BYTE, mtr);

    //设置对应的bit位

descr_byte = ut_bit_set_nth(descr_byte, bit_index, val);

 

    //重写入

       mlog_write_ulint(descr + XDES_BITMAP + byte_index, descr_byte,

                                                 MLOG_1BYTE, mtr);

}    

  这样,我们对应簇的bit位进行设置,标识对应的页的使用情况。还有一些其他的函数,建议直接看代码。

  Alex:“ok,今天就到这里吧。”

  Bingxi:“ok”

建议继续学习:

  1. Innodb IO优化-配置优化    (阅读:6654)
  2. Innodb分表太多或者表分区太多,会导致内存耗尽而宕机    (阅读:6148)
  3. Innodb 表和索引结构    (阅读:4793)
  4. InnoDB线程并发检查机制    (阅读:4115)
  5. Innodb如何使用内存    (阅读:4019)
  6. 快速预热Innodb Buffer Pool的方法    (阅读:3981)
  7. Innodb文件表空间结构    (阅读:3734)
  8. InnoDB的缓存替换策略及其效果    (阅读:3657)
  9. 多版本并发控制:PostgreSQL vs InnoDB    (阅读:3647)
  10. InnoDB之Dirty Page、Redo log    (阅读:3438)
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