思考mysql内核之初级系列12---innodb的簇描述结构(摘自老杨)

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”