思考mysql内核之初级系列6---innodb文件管理(摘自老杨)

roger2001c

在上一篇里面，bingxi和alex思考了information_schema，这个一直在innodb外围打转。没有进入到innodb的内部。在后续的文章中，以innodb的为主，逐个思考。Bingxi和alex今天了解了fil文件管理。
对应的文件为：
D:\mysql-5.1.7-beta\storage\innobase\fil\fil0fil.c
D:\mysql-5.1.7-beta\storage\innobase\include\fil0fil.h

1)所谓的tablespace
Bingxi：“alex，配置项有一个选项innodb_file_per_table，也就是每个表有一个自己的tablespace。
14.2.3.1. Using Per-Table Tablespaces
You can store each InnoDB table and its indexes in its own file. This feature is called “multiple tablespaces” because in effect each table has its own tablespace.

”
Alex：“是的，bingxi。不过tablespace这个概念我们借鉴了oracle中的命名：表空间。在oracle中，tablespace表示表的集合，也就是很多个表放到同一个逻辑整体里面。”
Bingxi：“是的，相比myisam，每个myisam表对应三个文件。而innodb可以将很多表放到一个文件或者多个文件里面，这个叫共享表空间。另外，如果innodb_file_per_table加到配置文件，则每个新建的innodb表则使用独立表空间。”
Alex：“bingxi，那什么叫独立表空间呢？我们需要来debug一下代码。假设我们使用系统默认的参数启动，则会有两个tablespace，第一个tablespace包括一个文件ibdata1，这个也可以称为系统表空间，另外一个space包括两个日志文件。”
Bingxi：“是的，我们参考了oracle的系统表空间就知道系统表空间里面会存放很多字典信息。这里我们先不说那么远，先说下如果我们需要将系统表空间的文件数量增加，应该怎么填写？因为我们是debug环境下，我们在D:\mysql-5.1.7-beta目录下创建一个my.ini，在其中写入两行参数：
[mysqld]
innodb_data_file_path = ibdata1:10M;ibdata2:20M:autoextend
这表示系统表空间里面就会有两个文件，其中第一个文件ibdata1是10M，第二个文件大小是是20M，并且可以进行自动扩展。
”
Alex：“好吧，我们现在先配置下文件，然后看看系统内部是如何管理这些文件的。先看看文件系统的定义。
//文件系统管理结构
typedef struct fil_system_struct fil_system_t;
struct fil_system_struct {
……
//下面两个表空间用于快速查找space，fil_system_t结构用于整个fil的管理。
//注意：这里的最低粒度是文件
hash_table_t* spaces;  //根据space id进行hash的space
hash_table_t* name_hash; //根据space name进行hahs的space
……

//file space的链表，比如这里有两个space，一个是系统表空间，一个是log space
UT_LIST_BASE_NODE_T(fil_space_t) space_list;
};
从上面的结构中，我们可以看到fil_system_t与fil_space_t是一对多的关系。
/* Tablespace or log data space: let us call them by a common name space */
struct fil_space_struct {
char* name; //space name = 该space的第一个文件名
ulint id;  //space id
……
//该space包含的文件结点链表
UT_LIST_BASE_NODE_T(fil_node_t) chain; //文件链表
……
//指向下一个space
UT_LIST_NODE_T(fil_space_t) space_list;
……
};
从这个结构中我们也可以看出，fil_space_struct与fil_node_t也是一对多的关系，也就是一个space下面可以包含多个文件。从我们的my.ini中可以得知我们的系统表空间是对应两个文件：ibdata1、ibdata2。我们来具体看看fil_node_t的定义。
/* File node of a tablespace or the log data space */
struct fil_node_struct {
fil_space_t* space; //所属的space
char* name;  //文件路径
ibool open;  //文件是否打开
os_file_t handle; //文件句柄
ulint size;  //文件大小
……
UT_LIST_NODE_T(fil_node_t) chain; //文件结点链表
……
};
启动后的图如下图1
//file space的链表，比如这里有两个space，一个是系统表空间，一个是log space
UT_LIST_BASE_NODE_T(fil_space_t) space_list;

”
Bingxi：“是的，我们看下系统表空间这个space里的size这个字段，里面的size为1920，等于对应的两个文件大小的相加,640+1280。这个640是怎么计算的呢，文件页的大小为16k，而ibdata1的大小为10M，因此对应的页数为640页。因此这里的值为640。同样的ibdata2的页数为20M/16k=1280。”
Alex：“好的，我们可以看到这里仅仅是将结点生成了，还需要将日志文件以及系统表空间的的文件打开，保持打开直到数据库shut down。
int
innobase_start_or_create_for_mysql(void)
{
……
//打开所有的日志文件以及系统表空间中的文件，保持打开直到数据库shut down
fil_open_log_and_system_tablespace_files();
……
}
在开始进一步之前，我们先看下独立表空间。目前正在使用的是系统表空间，执行语句，往系统表空间里面插入数据。执行后将数据库shut down。然后往my.ini里面增加一行配置用于使用独立表空间。
[mysqld]
innodb_data_file_path = ibdata1:10M;ibdata2:20M:autoextend
innodb_file_per_table = 1
重启后执行如下语句
mysql> use test;
Database changed
mysql> create table t2(id int) engine=innodb;
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
执行语句后，我们可以发现test生成了两个文件：t2.frm以及t2.ibd。同时，我们测试下，能不能在配置为独立表空间的情况下，执行查询语句，发现还是可以使用共享表空间(和系统表空间一个意思)的数据。
mysql> select * from t1;
+------+-------+
| id | name |
+------+-------+
| 1 | name1 |
| 2 | name2 |
+------+-------+
2 rows in set (0.02 sec)
同理，我们重新修改my.ini，去掉独立表空间的配置项，也能使用之前创建的t2表。然后看下文件系统的space_list的数量为3了。也就是t2表对应的表空间。


”
Bingxi“我们先说到这里吧，内容还是很多的，建议将fil0fil.c中每个函数设置一个断点，然后通过语句调试的方式来掌握，比如往t1里面插数据，直到30M数据不够，要进行文件的扩展，然后跟踪进去看下如何进行文件的扩展等等。”
Alex：“是的，我们今天聊了表空间管理，那么后续就可以讨论系统表空间内是如何组织数据的了。”
Bingxi：“alex，先把基础的讲下，比如今天里面包含的两个常用结构：hash_table_t、UT_LIST_NODE_T。”
Alex：“嗯，可以的，我们下次聊这个。”