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MySQL InnoDB中hash查找表的实现(一)
2017-07-12 10:23:24 】 浏览:8882
Tags:MySQL InnoDB hash 查找 实现

MySQL版本:5.7.14
源码位置为hash0hash.h hash0hash.cc
作为一种时间复杂度最优为O(1)的数据结构,但是最坏时间复杂对位O(n)的一种数据结构,但是在良好的设计hash函数的情况下性能还是非常好的。关于hash表的图在最后给出。在innodb中各种数据结构都使用hash表查找比如LOCK_T结构,还有我们特别熟悉的自适应hash索引等等,下面我们进行一些探讨。


一、innodb hash函数
首先我们不得不研究一下innodb的hash函数,hash函数的设计至少有2个要求
1、计算简单,否则如果计算花费了太多时间你的hash查找表也是不成功的
2、计算能够尽可能的分散值
那么innodb是如何设计这个hash函数的呢?很简单如下:


ulint


ut_hash_ulint(
/*==========*/
ulint    key,    /*!< in: value to be hashed */
ulint    table_size)    /*!< in: hash table size */
{
ut_ad(table_size);
key = key ^ UT_HASH_RANDOM_MASK2;
return(key % table_size);
}
上层调用为


ulint


hash_calc_hash(
/*===========*/
ulint    fold,    /*!< in: folded value */
hash_table_t*    table)    /*!< in: hash table */
{
ut_ad(table);
ut_ad(table->magic_n == HASH_TABLE_MAGIC_N);
return(ut_hash_ulint(fold, table->n_cells));
}
可以看到这里实际上和你的键值和你hash的cells(桶数量),我们看到这里做了一个异或操作然后和cells(桶数量)进行取模操作,非常简单实用。


二、处理冲突
hash表避免不了冲突,而数据库中往往也利用这一点,将多个链表合并起来,innodb当然也就采用了链表的方式来处理冲突。那么言外之意每一个数据结构中必须包含一个如普通链表中 data_struct* next的指针,当然这里也可以用void*泛型指针,我们来看看lock_t结构体中:
hash_node_t hash; /*!< hash chain node for a record lock */
确实如此。这也是单项链表实现的基础。


三、HASH表头
一个hash表当然需要一个hash表头这个表头指向了具体的cell 数组(内存相似但在heap空间不再栈上),
innodb中如下,我去掉了一些用处不大的:


struct hash_table_t {


enum hash_table_sync_t    type;    /*<! type of hash_table. */
ulint    n_cells;/* number of cells in the hash table */
hash_cell_t*    array;    /*!< pointer to cell array */
mem_heap_t*    heap;
};
可以看到hash_cell_t* array;就是这样一个元素,他实际上就是hash_cell_t就是一个元素void*。


typedef struct hash_cell_struct{


void*    node;    /*!< hash chain node, NULL if none */
} hash_cell_t;


那么通过这个元素他能够指向具体的hash表了。那么user_str(用户自己的结构体)->array->node就指向了一个
具体cell的地址了,后面的只是地址指针++就可以了。那么我们user_str也至少包含这样一个
hash_table_t*的指针来指向整个hash表,确实如此在innodb lock_sys_t中包含了
hash_table_t* rec_hash
那么我们可以lock_sys_t和lock_t为列子画一张展示图如下:


四、hash表的建立
这里主要涉及到cell的计算,计算函数为ut_find_prime,这里不用太多解释 


hash_create(


/*========*/
ulint    n)    /*!< in: number of array cells */
{
hash_cell_t*    array;
ulint    prime;
hash_table_t*    table;



prime = ut_find_prime(n);//计算cell桶的数量



table = static_cast<hash_table_t*>(mem_alloc(sizeof(hash_table_t)));//为hash表头分配内存



array = static_cast<hash_cell_t*>(
ut_malloc(sizeof(hash_cell_t) * prime));//为hash表分配内存



/* The default type of hash_table is HASH_TABLE_SYNC_NONE i.e.:
the caller is responsible for access control to the table. */
table->type = HASH_TABLE_SYNC_NONE;
table->array = array;//hash表头指向hash表
table->n_cells = prime;//设置
table->heap = NULL;
ut_d(table->magic_n = HASH_TABLE_MAGIC_N);


/* Initialize the cell array */
hash_table_clear(table); //memset 0x00整个hash表


return(table);
}


注意:下面都是通过LOCK部分hash表的实现来注释的,其他其实也是一样的。


五、插入一个元素
这部分是通过宏定义来做的如下,我写了详细的解释


/*******************************************************************//**


Inserts a struct to a hash table. */
/*
HASH_INSERT(lock_t, hash, lock_sys->rec_hash,lock_rec_fold(space, page_no), lock);



TYPE=lock_t:代表数据类型
NAME=hash:代表lock_t下面有一个hash元素指针,其实这个指针和我们平时用的链表的struct* NEXT没什么区别
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