【图】MySQL内核：innodb动态数组内部实现

　　动态数组涉及的文件是innodb存储引擎的三个文件：dyn0dyn.h、dyn0dyn.ic以及dyn0dyn.c。

　　这是一个基本的组件功能，是作为一个动态的虚拟线性数组。数组的基本元素是byte。动态数组dyn主要用来存放mtr的锁定信息以及log。Dyn在实现上，如果block需要分裂节点，则会使用一个内存堆。每个blok块存储数据的数据字段的长度是固定的(默认值是512)，但是不一定会完全用完。假设需要存储的数据项的尺寸大于数据块时，该数据项被分拆，这种情况主要用于log的缓冲。

　　2. 数据结构

　　typedef struct dyn_block_struct　　dyn_block_t;
typedef dyn_block_t　　　　 dyn_array_t;
#defineDYN_ARRAY_DATA_SIZE　 512
　　struct dyn_block_struct{
mem_heap_t*　 heap;
ulint　　　　used;
byte　　　　data[DYN_ARRAY_DATA_SIZE];
UT_LIST_BASE_NODE_T(dyn_block_t)　　base;
UT_LIST_NODE_T(dyn_block_t)　　　　　list;
#ifdef UNIV_DEBUG
ulint　　　 buf_end;
ulint　　　 magic_n;
#endif
};
　　//下面两个是公共宏定义，见ut0lst.h
#define UT_LIST_BASE_NODE_T(TYPE)
struct {
ulintcount;/* count of nodes in list */
TYPE *start;/* pointer to list start, NULL if empty */
TYPE *end;/* pointer to list end, NULL if empty */
}
　　#define UT_LIST_NODE_T(TYPE)
struct {
TYPE *prev;/* pointer to the previous node,
　NULL if start of list */
TYPE *next;/* pointer to next node, NULL if end of list */
}

　　字段解释：

　　1) heap

　　从字面上理解，heap是内存堆的意思。从上面的结构体中，我们可以看出，dyn_array_t就是dyn_block_struct。这个结构体里面的字段date用来存放数据，used显示已经使用的字节数量，假设这时候还要存储一个大小为长度为x的数据，这时候data里面已经存储不了，所以就需要再分配一个新的block节点。那么分配结构所需要的内存从哪里来了，就从第一个节点里面的heap里面分配。

　　这里面，我们还需要主意一点。虽然数据结构用的是同一个dyn_block_struct，但是我们称第一个节点为arr，表明这个是动态数据的头节点。其它的节点，我们称为block节点。

　　我们这里面先来看看，刚开始创立dyn的函数是怎么实现的：

　　UNIV_INLINE
dyn_array_t*
dyn_array_create(
/*=============*/
　　/* out: initialized dyn array */
dyn_array_t*arr)/* in: pointer to a memory buffer of
　　size sizeof(dyn_array_t) */
{
ut_ad(arr);
ut_ad(DYN_ARRAY_DATA_SIZE DYN_BLOCK_FULL_FLAG);
　　arr-heap = NULL;
arr-used = 0;
　　#ifdef UNIV_DEBUG
arr-buf_end = 0;
arr-magic_n = DYN_BLOCK_MAGIC_N;
#endif
return(arr);
}

　　其中的ud_ad是属于红判断，相当于assert。这个我们暂时不表。这个函数是在mtr创建的时候来调用的，在调用的时候已经分配了arr指针。

　　在dyn_array_create函数中，系统将heap字段设置为NULL，Used设置为0。Buf_end和magic_n是调试的时候使用的，每个结构体定义都会唯一的对应一个magic_n值。这样在调试的时候，就可以快速进行问题的跟踪。

　　下面一个问题是，既然heap在起初的设置为NULL，那么什么时候分配给它值？是第一次分配block成员的时候？还是每次分配block成员的时候？

　　我们这里暂不分析如何插入，我们先看看，当dyn数组已经数据不够用的时候，我们怎么给这个arr增加一个新的block。代码如下：

　　dyn_block_t*
dyn_array_add_block(
/*================*/
　　/* out: created block */
dyn_array_t*arr)/* in: dyn array */
{
mem_heap_t*heap;
dyn_block_t*block;
　　ut_ad(arr);
ut_ad(arr-magic_n == DYN_BLOCK_MAGIC_N);
　　if (arr-heap == NULL) {
　UT_LIST_INIT(arr-base);
　UT_LIST_ADD_FIRST(list, arr-base, arr);
　　arr-heap = mem_heap_create(sizeof(dyn_block_t));
}
　　block = dyn_array_get_last_block(arr);
block-used = block-used | DYN_BLOCK_FULL_FLAG;
　　heap = arr-heap;
　　block = mem_heap_alloc(heap, sizeof(dyn_block_t));
　　block-used = 0;
　　UT_LIST_ADD_LAST(list, arr-base, block);
　　return(block);
}

　　代码中，我们可以看出，第一次增加block的时候，因为“arr-heap == NULL”条件为真，就会创建一个heap堆，在以后的再增加block时，就会使用的该堆直接分配。所以，我们可以得知，对于dyn动态数组，只有首节点的heap才是有效的。

　　好，那我们通过图形来看下，增加新节点之后的图形变化。

　　图1表示的是只有一个节点时的情况，当节点分裂时的变化，见图2。

　　通过图2，并集合前面的代码，我们可以发现，从第一个节点，变为两个节点的时候，首节点先把自己挂到base链表中，并分配一个新的节点，挂在base的最后一个节点。链表中的节点通过list进行互连。同样，如果还需要再增加一个节点，那么就在base链表的结尾再增加一个。因为是新增节点，所以设置该节点的used值为0。

　　我们在关注一下这一行代码：

　　block-used = block-used | DYN_BLOCK_FULL_FLAG;

　　从这一行代码，我们可以猜想一下该行代码的含义：

　　a) FULL表明该节点已经完全使用完，不可以再使用其中的空间。所以，链表只有最后一个节点才是可以使用的。每增加一个节点，总要设置前面一个节点的DYN_BLOCK_FULL_FLAG。

　　b) 每个块，data数组的预设值是DYN_ARRAY_DATA_SIZE(值为512)，

　　#define DYN_BLOCK_FULL_FLAG 0x1000000UL

　　所以，use的值小于等于512，那么该节点为尾节点。因为非尾节点的值肯定大于512，它与DYN_BLOCK_FULL_FLAG进行了或操作。

　　2)used

　　used表示data[DYN_ARRAY_DATA_SIZE]字段中已经使用的字节的数量，假设需要申请len字节的长度，在使用之前需要判断的是，尾 block中的可用空间是否够用。也就是判断判断下used+len是否满足used+len= DYN_ARRAY_DATA_SIZE，如果满足就可以放进该block，并将已使用的字节数used加上len。

　　如果，该block空间不够，那么就会申请一个新的block，这里我们就可以明白了，为什么需要满足len的长度小于等于DYN_ARRAY_DATA_SIZE。

　　好，我们下面先看下分配空间的函数。

　　/*************************************************************************
Makes room on top of a dyn array and returns a pointer to the added element.
The caller must copy the element to the pointer returned. */
UNIV_INLINE
void*
dyn_array_push(
/*===========*/
　　/* out: pointer to the element */
dyn_array_t*arr,/* in: dynamic array */
ulint　size)/* in: size in bytes of the element */
{
dyn_block_t*block;
ulint　used;
　　ut_ad(arr);
ut_ad(arr-magic_n == DYN_BLOCK_MAGIC_N);
ut_ad(size = DYN_ARRAY_DATA_SIZE);
ut_ad(size);
block = arr;
used = block-used;
　　if (used + size DYN_ARRAY_DATA_SIZE) {
　/* Get the last array block */
　
　block = dyn_array_get_last_block(arr);
　used = block-used;
　　if (used + size DYN_ARRAY_DATA_SIZE) {
　block = dyn_array_add_block(arr);
　used = block-used;
　}
}
　　block-used = used + size;
ut_ad(block-used = DYN_ARRAY_DATA_SIZE);
　　return((block-data) + used);
}

　　在这里面，我们要关注一下：

　　block=arr;
　　used=block-used;

　　首先得到arr的首节点，在前面的内容中，我们描述过，在只有一个节点的时候(参考图1)，arr本身就是block，如果是多个节点，这个代码相当于获得的是链表的首节点。

　　那么如果是只有一个节点，那么很容易理解。假设链表是多个节点，这里面的used肯定是大于DYN_ARRAY_DATA_SIZE。因为每次生成一个block，就会调用dyn_array_add_block函数，在该函数中，会将前一个block的used进行置位操作。

　　block-used = block-used | DYN_BLOCK_FULL_FLAG;

　　所以，当arr存在多个block的时候，首节点的条件“used + size DYN_ARRAY_DATA_SIZE”必为真。这时候，我们就去获取尾节点。

　　block = dyn_array_get_last_block(arr);
used = block-used;
　　if (used + size DYN_ARRAY_DATA_SIZE) {
　block = dyn_array_add_block(arr);
　used = block-used;
}

　　尾节点的used肯定没有进行过置位操作。然后判断是否需要新增block节点。

　　回过头来，函数dyn_array_push的返回值，是一个指针，指向新增加元素的指针，然后用户对该指针进行操作赋值。我们来看下，系统中的一个使用实例。

　　/*******************************************************
Pushes an object to an mtr memo stack. */
UNIV_INLINE
void
mtr_memo_push(
/*==========*/
mtr_t*mtr,/* in: mtr */
void*object,/* in: object */
ulinttype)/* in: object type: MTR_MEMO_S_LOCK, ... */
{
dyn_array_t*　memo;
mtr_memo_slot_t*slot;
　　ut_ad(object);
ut_ad(type = MTR_MEMO_PAGE_S_FIX);
ut_ad(type = MTR_MEMO_X_LOCK);
ut_ad(mtr);
ut_ad(mtr-magic_n == MTR_MAGIC_N);
　　memo = &(mtr-memo);
　　//分配大小为sizeof(mtr_memo_slot_t)的动态数组空间
slot = dyn_array_push(memo, sizeof(mtr_memo_slot_t));
　　slot-object = object;　//对返回的指针进行操作
slot-type = type;　　 //对返回的指针进行操作
}