4–innodb缓冲区管理

我们在前面讨论了一些mysql的基础知识，现在将要开始进入innodb引擎，从这里开始我们将开始代码的结构分析，innodb的内容分析之后，将反过来分析查询优化引擎。今天，我们先来讨论innodb缓冲区管理。 文件： D:/mysql-5.1.7-beta/storage/innobase/include/buf0buf.h D:/mysql-5.1.7-beta/storage/innobase/buffer /buf0buf.c Bingxi和alex开始交流innodb缓冲区结构（不考虑AWE的情况）。 Bingxi：“alex，咱们都知道所谓缓冲区就是将文件缓存，避免重复操作数据文件，这样可以有效地减少io。” Alex：“是的，没错。缓冲区的大小是根据配置文件生成，配置文件中innodb_buffer_pool_size文件，除以16k就得到了对应的页面数。” Bingxi：“嗯，是的。我们现在在debug的情况进行调试，显示的缓冲的页数为512页。也就是我们能够缓存的数据大小为512*16k=8M。这我们可以通过命令行来验证下。我们可以看到设置的大小为8388608，也就是8M，以16k一页计算，也就是512页。 mysql> show variables like 'innodb_buffer_pool_size'; +-------------------------+---------+ | Variable_name           | Value   | +-------------------------+---------+ | innodb_buffer_pool_size | 8388608 | +-------------------------+---------+ 1 row in set (0.00 sec) 执行show innodb status/G;查看其中的片段。从中可以看出buffer pool size果然为512，不过呢，我怎么看到free buffers为493，也就是有19页是使用。这个就奇怪，我没有执行查询语句啊。 ---------------------- BUFFER POOL AND MEMORY ---------------------- Total memory allocated 13244152; in additional pool allocated 176384 Buffer pool size   512 Free buffers       493 Database pages     19 Modified db pages  0 Pending reads 0 Pending writes: LRU 0, flush list 0, single page 0 Pages read 19, created 0, written 0 0.00 reads/s, 0.00 creates/s, 0.00 writes/s No buffer pool page gets since the last printout ” Alex：“因为innodb会有自己的一些系统表需要加载，也就是所谓的字典表。这个内容我们在以后讨论” Bingxi：“嗯，好的，alex。咱们继续看buf0buf.h文件，我看buf_pool_struct是缓冲区的总结构。在其中记录了缓冲数据页管理、访问计数、LRU列表管理等等。我们先讨论下该结构的下面4个变量吧。 ~~~ struct buf_pool_struct{ …… byte*             frame_mem; byte*             frame_zero; byte*             high_end;       ulint        n_frames; …… }; ~~~ ” Alex:“好吧，我们对着代码看吧。其实frame_mem就是分配的缓冲区的指针，但是这个指针不一定是16k对齐的，为了提升性能，进行了16k对齐，并将该值赋给frame_zero。high_end作为标识缓冲区的结尾。n_frames表示缓冲页的大小。 ~~~ buf_pool_t* buf_pool_init(        ulintmax_size,        ulintcurr_size,        ulintn_frames)       //这三个值，在这里都是相等的。为了方便查看去掉了英文注释，建议对照代码 {        ……        //果然buf_pool_t是全局缓冲区管理结构，分配全局值buf_pool        buf_pool = mem_alloc(sizeof(buf_pool_t));   ……        //UNIV_PAGE_SIZE=16k,n_frames=512        //奇怪的是为什么分配了513个页，而不是512个页？        buf_pool->frame_mem = os_mem_alloc_large(                             UNIV_PAGE_SIZE * (n_frames + 1),                             TRUE, FALSE);   //如果分配失败，则返回        if (buf_pool->frame_mem == NULL) {               return(NULL);        }   //调整字节，也就16k字节对齐，也就是frame是16k的整数倍。   //如果buf_pool->frame_mem是16k的整数倍，那么frame=buf_pool->frame_mem   //否则frame>buf_pool->frame_mem and frame<buf_pool->frame_mem+16k,且frame能被frame整除        frame = ut_align(buf_pool->frame_mem, UNIV_PAGE_SIZE);   //frame作为缓冲区的起点        buf_pool->frame_zero = frame;        //buf_pool->high_end作为缓冲区的结尾        buf_pool->high_end = frame + UNIV_PAGE_SIZE * n_frames;   …… ｝ ~~~ ” Bingxi:“我明白了，也缓冲的第0页的指针地址为frame_zero，第n页为frame_zero+n*16k（n从0开始）。” Alex：“是的，是这样的。问你个问题，怎么知道这些数据缓冲页块当中哪些是空闲的，哪些是正在用的，哪些是被修改过的？”   Bingxi: “啊，我先看下代码。厄，我找到了，应该是另外一个结构体进行控制。从下面这个结构体中，我们可以看出，该结构指向了frame地址，也就是我们刚刚提到的缓冲页块。Space与offset标识着实际的硬盘文件，这样建立起来一个映射关系。也就是space与offset对应的硬盘页，映射到了frame缓冲块。因此在这里需要512（数据缓冲页块数量）个这样的结构。 ~~~ /* The buffer control block structure */ struct buf_block_struct{   ……        byte*             frame;            /* pointer to buffer frame which   ……        ulint        space;            /* space id of the page */        ulint        offset;            /* page number within the space */   …… } ~~~ ” Alex：“是的，我们继续看buf_pool_init函数的代码片段，果然将第n个block与第n个frame进行关联。 ~~~ buf_pool_t* buf_pool_init(        ulintmax_size,        ulintcurr_size,        ulintn_frames)       //为了方便讲解，这三个值，在这里都是相等的。为了方便查看去掉了英文注释，建议对照代码。差异性，留给读者去阅读。 {        ……        //分配了512个控制块，这里正好一个控制块，控制一个数据缓冲页块。        buf_pool->blocks = ut_malloc(sizeof(buf_block_t) * max_size);   //如果分配失败则返回        if (buf_pool->blocks == NULL) {               return(NULL);        }   //对应每一个控制块进行赋予对应的缓冲页指针   //第n个对应的指针为buf_pool->frame_zero + i * UNIV_PAGE_SIZE        for (i = 0; i < max_size; i++) {     //这行代码等价于：block=i + buf_pool->blocks               block = buf_pool_get_nth_block(buf_pool, i);               frame = buf_pool->frame_zero + i * UNIV_PAGE_SIZE;               //通过另外一个数组管理block数组，这里可以不考虑               *(buf_pool->blocks_of_frames + i) = block;     //调用函数，将第n个block与第n个frame进行关联     buf_block_init(block, frame);        }   …… ｝ ~~~  buf_block_init函数比较简单，我们跟踪进去看下。果然进行block与frame的关联了，但是呢，没有放入空闲列表。 ~~~ static void buf_block_init( /*===========*/        buf_block_t*  block,     /* in: pointer to control block */        byte*             frame)     /* in: pointer to buffer frame, or NULL if in                             the case of AWE there is no frame */ {        block->state = BUF_BLOCK_NOT_USED;            //在这里进行block与frame的关联        block->frame = frame;        block->awe_info = NULL;        block->modify_clock = ut_dulint_zero;        block->file_page_was_freed = FALSE;        block->check_index_page_at_flush = FALSE;        block->index = NULL;     //特别注意这里，该块此时还没有放入空闲列表。        block->in_free_list = FALSE;        block->in_LRU_list = FALSE;        block->n_pointers = 0;     //创建锁        rw_lock_create(&(block->lock));        ut_ad(rw_lock_validate(&(block->lock))); #ifdef UNIV_SYNC_DEBUG        rw_lock_create(&(block->debug_latch));        rw_lock_set_level(&(block->debug_latch), SYNC_NO_ORDER_CHECK); #endif /* UNIV_SYNC_DEBUG */ } ~~~ ” Bingxi：“哈哈，alex，你弱了吧。你再看看，在buf_pool_init函数中紧跟着就将这些block放入了空闲列表。 ~~~ buf_pool_t* buf_pool_init(        ulintmax_size,        ulintcurr_size,        ulintn_frames)       //这三个值，在这里都是相等的。为了方便查看去掉了英文注释，建议对照代码 {        ……               for (i = 0; i < curr_size; i++) {     //获得第n个block               block = buf_pool_get_nth_block(buf_pool, i);               if (block->frame) {     //添加到空闲列表               UT_LIST_ADD_LAST(free, buf_pool->free, block);               //并设置in_free_list状态为真               block->in_free_list = TRUE;        }   …… ｝ ~~~ ” Alex：“嗯，差不多，就先打住了，也该睡觉了。” Bingxi：“ok，晚安。”