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innodb缓冲区管理[思考mysql内核]

时间:2012-04-22 15:21来源:未知 编辑:杨万富 点击:
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
      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(

       ulint max_size,

       ulint curr_size,

       ulint n_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(

       ulint max_size,

       ulint curr_size,

       ulint n_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(

       ulint max_size,

       ulint curr_size,

       ulint n_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。”

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标签:mysqlinnodb
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